JP6574932B2 - テストアセンブリ、加熱システム、および、サンプルをテストする方法 - Google Patents

Description

＜優先権の主張＞
この特許出願は、２０１１年１１月２８日に出願された、発明の名称“HIGH TEMPERATURE MICROSAMPLE HEATING SYSTEM,”の米国仮特許出願シリアル番号６１／５６４，１８８号について、優先権の利益を主張し、この特許出願の全体は、参照文献として、ここに組み込まれる。

＜連邦がスポンサーとなっている研究あるいは開発についての言及＞
本発明は、米国空軍によって許可された、(FA8650-11-M-5178)の下における政府のサポートによってなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

＜技術分野＞
本文書は、一般に、ミクロン以下のスケールにおけるサンプルの機械的テストと加熱に関するが、これには限定されない。

ミクロン以下のスケールでのインデンテーション、引っかき、引っ張り及び、圧縮テストは、材料の弾性率及び硬度などの機械的特性を定量的に測定するための方法である。例えば、負荷力及び変位を決定することの出来るプローブが用いられる。ある例では、ミクロン以下のスケールでの機械的テストで印加される力は、１０Ｎより小さく、典型的な変位範囲は、５００μｍより小さく、ノイズレベルは、典型的には、１０ｎｍ２乗平均平方根（ｒｍｓ）より良い。プローブで測定される力と変位は、サンプルの機械的特性と、１以上の弾性あるいは塑性特性及び関連した材料相変化を決定するために用いられる。一例では、サンプルの特性の評価のために、マイクロ／ナノインデンタは、既知の形状と既知の機械的特性を有する特性化されたインデンタ先端と一体化される。

ミクロン以下のスケールでの新しい機械的特性化技術のいくつかは、（ある例では、光学顕微鏡技術と共に）定量的透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）インサイチュ（in-situ ）機械的テストを含むが、これには限定されない。これらのインサイチュ機械的テスト技術により、定量的機械的データの測定中、リアルタイムで、サンプルの変形をモニタすることが可能となる。ミクロン以下のスケールでテストするように構成された機械的テストシステムと、電子あるいは光学顕微鏡イメージングを組み合わせることにより、研究者は、構造的特性相関及び、材料の機械的応答に対する、既に存在する欠陥の影響を研究することが出来る。イメージングに加え、選択領域回折を、機械的応答に対するサンプルの方向と負荷方向の影響を決定することに使うことが出来る。更に、インサイチュ電子あるいは光学顕微鏡機械的テストによると、変形を、「事後的に」ではなく、リアルタイムで見ることが出来る。ミクロン以下のスケールでインサイチュ機械的テストを行うことで、転位破裂（dislocation bursts ）、相転位、せん断帯形成（shear banding ）あるいは、破砕開始（fracture onset ）を含むだろう、力あるいは変位の遷移の多くの可能な原因間の明確な切り分けを提供することが出来る。上昇された温度でのミクロンあるいはナノスケールでの機械的テストは、温度が上昇することによる、相変化あるいは、異なる機械的特性を有する材料の材料特性化の重要な一部である。多くの材料と装置は、室温以外の温度で動作するように設計されている。先進材料の熱機械的信頼性は、適切な材料テストによって十分理解される必要がある。この理由のため、これらの材料の、動作温度での機械的特性をテストすることがしばしば好まれる。上昇された温度における測定データは、通常の動作環境における材料の性能を評価するために用いることが出来る。例えば、増強された機械的特性のために設計されたポリマー複合物の熱機械的応答を理解することは、輸送分野とエネルギー節約における効率を改善する、航空及び自動車産業のための軽くて強い材料を導くだろう。セラミックマトリックス複合材料における強化メカニズムの基本を理解することは、実世界の応用において、これらの材料の寿命までの使用を改良する助けとなるだろう。タービン駆動ジェットエンジンの効率を改良するために、新しいタービンは、少ない冷却で、より熱い状態で動作しなくてはならない。ディスク、羽根、及びノズルなどの個別のコンポーネントの上昇された温度での機械的特性を理解することは、航空産業にとって重要である。

本発明者達は、他のことの中でも、解決すべき問題は、平らな構成をしており、サンプルの面に渡って広がっている複数のテスト位置を有する比較的大きなサンプルの一様な加熱を含みうることを認識していた。更に、本発明者達は、４００℃より高い、ある場合には、１１００℃より高い温度に加熱することは、熱機械的ドリフト、ヒータへのコンポーネントの膨張、及び、平坦サンプルの一様な加熱の問題に照らして、困難であることを認識していた。一例では、ここに説明するステージヒータと、ステージヒータを含むテストアセンブリが、これらの問題に解決を提供する。ステージヒータは、さまざまな構成（例えば、平坦、非平坦、不規則、線形、非線形サンプルなど）を有するサンプルを受けるように構成された膨張性の面を有するステージ面をもたらす。ステージ加熱素子は、ステージ面に渡って（例えば、ステージ面の対向する面からサンプルを受ける面まで）分布されており、したがって、実質的に、ステージ面全体を加熱するように構成されている。オプションとして、ステージ加熱素子は、ステージ面に渡って一様で、信頼性のある加熱をもたらすために、第１と第２のステージエッジと、第１と第２のステージ端の間に広がっている。テスト手続の間、ステージ面にかぶさるサンプルは、ステージ面を覆う分布されたステージ加熱素子によって、サンプルに渡って一様に、望ましい温度まで加熱される。例えば、平坦なサンプルでは、ステージ面との面対面接触は、ステージ面全体からサンプルに、一様に熱を伝達する。他の例では、サンプルが不規則な構成を有している場合（例えば、非平坦）、ステージ面への加熱の分布された特徴は、ステージ面に沿った各点での接触において、サンプルを実質的に同じ温度に加熱する。言い換えると、ステージヒータは、ステージ面に沿って結合する非平坦なサンプルに、ステージ面にわたる一様な加熱をもたらすことができる。

更に、ステージヒータの材料と構成により、ステージヒータは、サンプル面上に配置されたサンプルを、４００℃以上（例えば、５００あるいは７５０℃以上）の温度まで、信頼性高く加熱することができる。他の例では、ステージヒータの材料と構成により、ステージヒータは、サンプルを、１１００℃以上（例えば、１５００℃以上）の温度まで、信頼性高く加熱することが出来る。更に、ここに説明されるステージヒータは、サンプル面の加熱を局在化し、したがって、複数自由度ステージなどのテストアセンブリの他のフィーチャと結合するステージマウントまでの熱伝達を抑制する。このように、熱伝達を抑制することにより、ステージヒータは、もし、テストアセンブリの他のコンポーネント（より大きな熱質量を持つ）がステージヒータによって加熱されるならば必要であろう、大きなエネルギー出力を必要とせず、望ましい温度までサンプルを、高速に加熱することができる。ステージヒータは、ステージ加熱素子を、ステージ面の領域に局在化し、ステージ面を、２以上の支持マウントを含むステージヒータの残りの部分から隔離することにより、熱伝達を抑制する。一例では、ステージ面からの熱伝達に対し直交する方向の、小さな断面積を有する２以上のブリッジは、ステージ面と２以上の支持マウントの間に広がる。オプションとして、２以上のブリッジは、それぞれ、ステージ面を、２以上の支持マウントから隔離するために、ブリッジと協働する、間にある空隙を備えた複数のブリッジを含む。更に、ステージヒータの材料は、高弾性率（少なくとも約５０ＧＰａ以上）と共に、低熱伝導率（少なくとも約１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下）、低熱膨張係数（少なくとも約２０μｍ/ｍ以下）を有するヒータをもたらすために選択される。高弾性率は、機械的テストの間、サンプルを堅固に支持することをもたらす。

更に、任意のプローブヒータは、加熱システムと一体化され、加熱されていない先端がサンプルに触れたときに起こるサンプルの温度降下を実質的に防止する。プローブをサンプルと実質的に同じ温度に加熱することにより、サンプルは、高温機械的テストの間、望ましいテスト温度に保たれる。したがって、加熱システム（ステージヒータ及びプローブヒータ）を含むテストアセンブリは、望ましい上昇された温度での、サンプルの機械的特性の正確で信頼性のある決定を出来るようにする。

更に、本発明者達は、解決すべき課題は、同時に、サンプル面に渡って分布されたサンプルのそれぞれのテスト位置における堅固な下部ステージ構造をもたらすと共に、相対的に大きなサンプル（平坦、非平坦など）に一様に加熱を行うことを含む、ことをとりわけ認識していた。一例では、ここに説明されるステージヒータとテストアセンブリ（ステージヒータを含む）は、ステージ面の対向する側において、２以上の支持マウントにおいて支持されたステージヒータのステージ面をもたらすことによって、この問題を解決する。２以上のブリッジは、ステージ面を、２以上のステージマウントと結合し、したがって、ステージ面を静的に保持する。オプションとして、２以上のブリッジは、ステージ面と２以上のステージマウントとの間の３点以上の接触をもたらす、ステージ面の周囲に間隔をあけられて配置された複数のブリッジを含む。複数のブリッジによって提供される支持は、ステージ面に堅固な支持を提供し、機械的テストの間、ステージ面の傾きを最小化する。

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。これは、本発明の排他的あるいは包括的な説明を提供することを意図していない。詳細な説明が、本特許出願についての更なる情報を提供するために含まれる。

必ずしもスケールが正しく描かれていない図面においては、同様な参照符号は、異なる図における同様な構成要素を記述するだろう。異なる添え字を有する同様な参照符号は、同様な構成要素の異なる例を表すだろう。図面は、一般に、例示として、本文書で説明されるさまざまな実施形態を描くが、しかし、限定的な意味ではない。

ナノメカニカルテストシステムの一例のブロック図である。 ステージヒータとプローブヒータとを含むテストアセンブリの一例の透視図である。 ステージヒータの第１の面の透視図である。 図３Ａのステージヒータの第２の面の透視図である。 ステージヒータの他の例の模式図である。 ステージアダプタとステージヒータの一例を含むステージヒータアセンブリの透視図である。 ステージアダプタとステージヒータの他の例を含むステージヒータアセンブリの透視図である。 トランスデューサアセンブリの一例の透視図である。 湾曲アクチュエータとトランスデューサを含む、図７のトランスデューサアセンブリの模式図である。 図７と８のトランスデューサアセンブリと共に用いるプローブと結合するプローブヒータの一例の模式図である。 ステージヒータとプローブヒータを含むテストアセンブリでサンプルを機械的にテストする方法の一例を示すブロック図である。

ここに説明される実施形態によると、システムと方法は、ナノストラクチャ、薄膜フィルムなどを含むが、これらには限定されない、ナノ及びマイクロスケール（すなわち、ミクロン以下のスケール）でのサンプルの機械的なテストを行うことをもたらす。一例では、そのようなテストは、対象を構成する材料の機械的特性を決定するために行われる。一実施形態によれば、ここにより詳しく説明するように、ここに説明されるテストアセンブリは、サンプルステージあるいはプローブアセンブリに（例えば、プローブ先端に）加熱と検出素子を含む、ステージベース及び任意のプローブベースヒータを含む加熱システムを含む。ヒータは、精度の良い作動力、対応するインデンティング、あるいは、他の変形（例えば、インデンテーション、引っかき、引っ張り、圧縮など）及び、少なくともミクロン以下（ナノメータあるいはマイクロメータ）での高分解能の変位検出をもたらす装置の使用を可能にする。

テストアセンブリと、テストアセンブリと共に用いることが出来る加熱システムが、ここに説明される。一例では、ステージヒータは、任意の平坦な構成と、サンプルの面に渡って広がる複数のテスト位置を有する相対的に大きなサンプルを加熱するために設けられる。ここに説明されるステージヒータは、ステージヒータと結合するステージあるいはアダプタの１以上の熱膨張及び熱機械的ドリフトを最小化しつつ、同時に、平坦なサンプルの全体を、４００℃より高い温度、ある場合には、１１００℃より高くまで信頼性高く加熱するように構成されている。ステージヒータは、さまざまなサイズと形状のサンプルを受けるように構成された膨張面を有するステージ面をもたらす。ステージ加熱素子は、ステージ面に渡って（例えば、サンプルを受ける面と対向する、ステージ面の面）分布され、従って、実質的にステージ面の全体を加熱するように構成されている。オプションとして、ステージ加熱素子は、ステージ面に渡って一様に、信頼性高く加熱するように、第１と第２のステージエッジと、第１と第２のステージ端との間に広がっている。テスト手続の間、ステージ面に横たわるサンプルは、ステージ面を覆う分布されたステージ加熱素子によって、サンプルに渡って、一様に、望ましい温度まで加熱される。

更に、分布加熱を含むステージ面と共に、ステージヒータは、他の構成（例えば、非平坦、不規則、線形、非線形など）を有するサンプルを加熱するように適用されている。これらのサンプルは、接着剤、ファスナ、クランプ、溶接などを含むが、これらには限定されない、ここで説明される保持フィーチャの任意の１つと、ステージ面に沿って結合され、保持される。したがって、ここに説明されるステージヒータは、非平坦構成を有するサンプルを加熱するように、同様に構成されている。ステージ面に渡って、ステージ加熱素子によって提供される分布加熱は、ステージ面と２以上の点で接触する非平坦サンプルを含む、サンプルが、ステージ面とのサンプルの全ての点での接触において、同じ温度に加熱されることを保証する。

更に、ステージヒータの材料と構成により、ステージヒータは、サンプル面上に配置されたサンプルを、信頼性高く、４００℃より高い温度まで加熱することができる。他の例では、ステージヒータの材料と構成により、ステージヒータは、サンプルを、信頼性高く、１１００℃以上の温度まで加熱することができる。更に、ここに説明されるステージヒータは、サンプル面の加熱を局所化し、したがって、複数自由度ステージなどのテストアセンブリの他のフィーチャと結合するステージマウントへの熱伝達を抑制する。このように、熱伝達を抑制することにより、ステージヒータは、もし、テストアセンブリの他のコンポーネント（より大きな熱質量を持つ）がステージヒータによって加熱されるならば必要であろう、大きなエネルギー出力を必要とせず、望ましい温度までサンプルを高速に加熱することが出来る。ステージヒータは、ステージ加熱素子をステージ面の領域に局在化し、ステージ面を、２以上の支持マウントを含むステージヒータの残りの部分から隔離することにより、熱伝達を抑制する。一例では、２以上のブリッジは、ステージ面と、ステージヒータのための２以上の支持マウントとの間に広がる。オプションとして、２以上のブリッジは、それぞれ、ブリッジと協働して、ステージ面を２以上の支持マウントから熱的に隔離する、間にある空隙を有する複数のブリッジを含む。更に、ステージヒータの材料は、高弾性率（少なくとも約５０ＧＰａ以上）と共に、低熱伝導率（少なくとも約１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下）と、低熱膨張係数（少なくとも約２０μｍ/ｍ以下）を有するヒータをもたらすように選択される。高弾性率は、機械的テストの間、サンプルに堅固な支持をもたらす。

更に、任意のプローブヒータは、加熱システムと一体化され、加熱されていない先端がサンプルに接触するときに起こるサンプル温度の降下を実質的に防止する。プローブを、サンプルと実質的に同じ温度に加熱することにより、サンプルは、高温機械的テストの間、望ましいテスト温度に維持される。オプションとして、プローブヒータは、ステージヒータと少なくともある程度同様な構成を含む。例えば、プローブヒータは、プローブから、プローブの近くの部分とプローブと結合するトランスデューサへの熱の伝達を抑制する材料と構成を含む。更に他の例では、プローブヒータは、プローブヒータの材料と協働する支持コラムと空隙を含んでおり、プローブの近くの部分と、より大きい熱質量を有するトランスデューサへの熱伝達（及び、対応する熱膨張と熱機械的ドリフト）を実質的に最小化する。

したがって、ここに説明される、加熱システム（ステージヒータとプローブヒータ）を含むテストアセンブリは、望ましい上昇された温度におけるサンプルの機械的特性の、正確で信頼性のある決定をもたらす。

図１は、ステージ１０２、トランスデューサアセンブリ１０４及びコントローラ１０６を含むテストアセンブリ１００の例を図示する模式的ブロック図である。テストアセンブリ１００は、テストサンプル１１０を加熱し、その温度を検出する、加熱システム１０８を用いる。一例では、トランスデューサアセンブリ１０４は、湾曲アクチュエータ１１２と、移動可能プローブ１１６を有するマルチプレートコンデンサによる電気機械的トランスデューサなどのトランスデューサ１１４を含む。トランスデューサは、インデンテーション装置、圧縮装置、引っ張り装置、疲労装置、トライボロジー装置、破砕装置などを含むが、これらには限定されない。

テストアセンブリ１００は、更に、上記したように、ステージ１０２を含む。一例では、ステージ１０２は、２以上の自由度に従って、ステージ面１１８を移動するように構成された１以上のアクチュエータを有する複数自由度ステージを含む。ここに説明されるように、複数自由度ステージの一例は、並進、回転、及び傾き自由度を有するステージを含む。一例では、加熱システム１０８は、以下に詳細に説明するように、ステージヒータ１２０とプローブヒータ１２２によって、ステージ１０４とトランスデューサに結合されるように構成されている。ここに説明される複数自由度ステージは、加熱システム１０８から利益を得るシステムの一例である。更に、ここに説明される加熱システム１０８は、また、１以上の加熱されたサンプルあるいはプローブから利益を得る、任意の機械的、電気機械的、あるいは、電気的テストアセンブリあるいは装置と共に用いるように構成されている。

一実施形態によると、コントローラ１０６は、入出力モジュール１２４、トランスデューサ制御モジュール１２６、ヒータ制御モジュール１２８、例えば、マイクロプロセッサあるいはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及び／あるいは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプロセッサ１３０、及び、メモリシステム１３２を含む。一実施形態によると、メモリシステム１３２は、変位モジュール１３４、力モジュール１３６、温度検出モジュール１３８、及び、加熱モジュール１４０を含む。他の実施形態では、入出力モジュール１２４は、更に、Ｄ／Ａコンバータ１４２、及びＡ／Ｄコンバータ１４４を含む。

一例では、コンピュータ１４６は、プロセッサ１４８と、アプリケーションモジュール１５２を格納するメモリシステム１５０を含む。コンピュータ１４６は、インタフェース１５４（例えば、ＵＳＢインタフェース）を介して、コントローラ１０６にアクセスし、通信する。図１は、コンピュータ１４６とコントローラ１０６を別個の物体として示している。他の例では、コンピュータ１４６とコントローラ１０６は、単一の処理制御システムの一部として結合される。

一実施形態によると、アプリケーションモジュール１５２、変位モジュール１３４、及び力モジュール１３６は、それぞれ、メモリ１３２、１５０にそれぞれ格納され、プロセッサ１３０によってアクセスされ、実行される命令を含む。コントローラ１０６は、移動可能プローブ１１６の動きを（１以上の湾曲アクチュエータ１１２あるいはトランスデューサ１１４によって）制御し、監視し、移動可能プローブ１１６の変位を表すデータを、インタフェース１５４を介してコンピュータ１４６にもたらすように構成されている。一実施形態によると、コントローラ１０６は、移動可能プローブ１１６によって、テストサンプル１１０に印加される力を決定し、調整するように構成されている。

更に、コントローラ１０６は、加熱システム１０８（ステージヒータ１２０とプローブヒータ１２２を含む）とサンプル１１０の温度を制御し、監視し、加熱システム１０８とサンプル１１０の温度を表すデータを、インタフェース１５４を介して、コンピュータ１４６に提供するように構成されている。一例では、コントローラ１０６は、加熱システム１０８とサンプル１１０に印加される加熱電力１５６を決定し、調整して、サンプルのテストと観察のための、望ましいサンプル温度（及びヒータ１２０温度）を達成するように構成されている。一例では、コントローラ１０６（例えば、ヒータ制御モジュール１２８）は、ヒータ電力１５６を調整するために、温度信号１５８を用い、閉ループフィードバック制御を含む１以上の制御方法によって、望ましいテスト対象温度を達成する。同様にして、プローブヒータ１２２のためのヒータ電力１６０は、プローブヒータから提供される温度信号１６２に従って、ヒータ制御モジュール１２８によって調整される。オプションとして、ヒータ制御モジュール１２８は、ステージヒータ１２０とプローブヒータ１２２を含む加熱システムが協働的に動作して、移動可能プローブ１１６とステージ面１１８において同じ温度を達成することを保証する。つまり、１以上のステージ面１１８とプローブヒータ１２２は能動的に加熱して、サンプルとプローブの間の熱伝達による、サンプルの受動的な予測不可能な加熱を避ける。したがって、加熱されたプローブ１１６が、ステージ面１１８上に配置された、加熱されたサンプル１１０と接触することによる、サンプル１１０を介した（例えば、ステージ面１１８とプローブ１１６の間の）最小の熱伝達が存在する。プローブ１１６とステージ面１１８の両方を加熱することにより、加熱システム１０８は、サンプル１１０と接触する、加熱されていないコンポーネント（例えば、プローブあるいはステージ）によって引き起こされる不測の熱伝達により、サンプルの特性に悪影響を与えることなく、サンプル１１０をテストアセンブリ１００で、一様に、信頼性高くテストすることが出来る。むしろ、サンプル温度とプローブ温度は、（ヒータ制御モジュール１２８によって制御される）加熱システム１０８の動作によって調整され、能動的な加熱により、テスト手順の間、プローブ１１６が、接触するサンプル１１０と実質的に同じ温度となることを保証する。

動作においては、ユーザは、アプリケーションモジュール１５２によって、コンピュータ１４６を用いて、コントローラ１０６をプログラムすることが出来る。一実施形態によると、コントローラ１０６は、力モジュール１３６によって、トランスデューサアセンブリ１０４に、移動可能プローブ１１６による、テストサンプル１１０へ印加するのに望ましい力を表す、入力あるいは力信号を提供する。入力作動力信号に応答して、トランスデューサアセンブリ１０４（１以上の湾曲トランスデューサあるいはトランスデューサ）は、移動可能プローブ１１６をサンプル１１０に向けて駆動する。移動可能プローブ１１６は、テスト対象１１０に接触し、望ましい力を印加する。ここに説明されるように、変位センサが、１以上のトランスデューサ１１４及び湾曲アクチュエータ１１２に含まれる。オプションとして、変位センサは、少なくとも１つの軸に沿った、移動可能プローブ１１６の動きを検出するように構成されたトランスデューサ（例えば、容量性トランスデューサ）を含み、移動可能プローブ１１６の動きの測定値を示す変位信号１６６をコントローラ１０６に提供する。他の実施形態では、単一の軸に沿った動きに加え、１以上のトランスデューサ１１４と湾曲アクチュエータ１１２の変位センサは、１以上のｘ、ｙあるいはｚ軸に沿った変位、あるいは１以上のこれらの軸の周りの回転動作などの、移動可能プローブ１１６の動きを検出し、測定する。一実施形態によると、テストアセンブリ１００は、更に、インデンテーション、圧縮、疲労、破砕テストなどの機械的テストの前、間、及び後におけるサンプルの画像及びビデオの１以上を含む、ステージ面１１８に搭載されたサンプル１１０の画像を提供するように構成された、電子顕微鏡、光学顕微鏡、あるいは、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）（例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ））などの装置からなるイメージング装置１６８を含む。

例えば、加熱システム１０８と構成するのに適したテストシステムは、光学顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、電子顕微鏡などを含むが、これらには限定されない。これらの例のそれぞれにおいては、エクスサイチュ（ex-situ ）あるいはインサイチュ加熱は、加熱システム１０８によって行われる。加熱システム１０８と構成するのに適した他のテストシステムは、米国、ミネソタ州、エデンプレーリーのHysitron, Incorporatedから、商品名PicoIndenterとして市販されている、電子顕微鏡（例えば、１以上の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）あるいは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ））インサイチュナノメカニカルテスタである。

温度制御機械的テストの間、以下に詳しく説明するように、加熱システム１０８は、サンプル１１０を望ましい温度に加熱し、維持するために、制御される。加熱システム１０８は、開ループ制御あるいは閉ループ制御の少なくとも１つによって作動される。変化する熱環境の下のより正確な温度制御のために、温度信号１５８、１６２をフィードバックとして利用する閉ループ制御システムが使用される。サンプル１１０温度及びプローブ１１６温度が、望ましい温度に達した場合には、トランスデューサアセンブリ１０４は、可動プローブ１１６で、サンプル１１０に力を印加するよう作動される。一実施形態によると、ここに説明されるように、サンプル１１０の温度は、加熱システム１０８によって測定され、印加される力とサンプル１１０のインデントされた材料の変位は、テストアセンブリ１００によって測定される。力及び変位データ及び対応する変形の画像は、実質的に同時に、リアルタイムで測定され、トランスデューサアセンブリ１０４（例えば、１以上の変位センサ）とイメージング装置１６８（例えば、電子顕微鏡）の組み合わせで観察される。言い換えると、特定のテスト温度における、上記した測定とイメージング技術による、テスト対象の検査は、変形と測定、イメージングあるいは加熱の間の大きな待ち時間なしに行われる。インデンテーション時、あるいは、直後の、これらのパラメータ及び現象の観察と決定は、対応する材料特性の正確な調査と決定に、時々非常に重要である。

図１を再び参照すると、ステージ１０２が、移動可能プローブ１１６に対して配置されているのが示されている。一例において、上記したように、ステージ１０２は、移動可能プローブ１１６に対する、サンプル１１０を載せたステージ面１１８の配置のために、２以上の自由度を有する複数自由度ステージを含む。一例では、テストアセンブリは、走査型電子顕微鏡（アセンブリ１００に適用された透過型電子顕微鏡）あるいは光学顕微鏡などの、より全体が大きな装置アセンブリ内で用いられる。移動可能プローブ１１６に対するステージ面１１８の配置は、より全体が大きな装置のさまざまな装置が、サンプルが移動可能プローブ１１６でテストされる間、サンプル１１０にアクセスすることを可能とする。更に、例えば、ステージ１０２の２以上の自由度の動作による、ステージ面１１８の方向により、したがって、引っかき、インデンテーション、角度付きインデンテーションテストなどを可能とする多くの角度と方向からのサンプル１１０のテストを可能とする。

図１に示されているように、コントローラ１０６は、ステージ制御モジュール１７０を含む。一例では、ステージ制御モジュール１７０は、ステージ１０２に作動信号１７２を提供するように構成されている。一例では、作動信号１７２は、ステージ１０２のさまざまなステージを作動させるように構成された１以上の成分信号を含む。例えば、一例では、ステージ１０２は、１以上の線形（並進）、回転及び傾きステージを含む。したがって、作動信号１７２は、ステージのそれぞれを作動させるように構成された１以上の成分を有している。一例では、ステージ制御モジュール１７０は、例えば、コンピュータ１４６により、コントローラ１０６への、望ましい方向入力に従って、ステージ１０２への、作動信号１７２による、命令を提供する。特別なテスト方法のために、ステージ制御モジュール１７０は、ステージ面１１８を望ましい方向（あるいは、複数の方向）に移動し、その望ましい方向に従って、移動可能プローブ１１６のサンプル１１０へのアクセスを可能とする。他の例においては、ステージ制御モジュール１７０は、サンプル１１０の複数の位置でテストするための、サンプル１１０の配置と再配置を可能とする。例えば、複数のテスト位置がサンプル１１０に渡って分布している場合、複数の自由度を有するステージ１０２は、サンプル１１０とステージ面１１８を、移動可能プローブ１１６がテスト位置にアクセスするために必要なそれらの方向に移動可能である。

ステージ１０２が、作動信号１７２に従って、望ましい方向に動くと、例えば、１以上のエンコーダ、ポテンショメータ及び他の検出装置によって提供される位置信号１７４は、コントローラ１０６（例えば、ステージ制御モジュール１７０）に送られる。一例では、ステージ制御モジュール１７０は、これらの位置信号１７４に従って、ステージ１０２のさまざまなステージの位置にインデックスするように構成されている。例えば、一例では、ステージ制御モジュール１７０は、位置信号１７４をフィードバックとして用いる閉ループ制御システムを用い、ステージ１０２の動作に従って、ステージ面１１８の正確で信頼性の高い配置を保証する。ここに説明される複数自由度ステージは、加熱システム１０８から利益を得るシステムの一例である。更に、ここに説明される加熱システム１０８は、また、１以上の加熱されたサンプルあるいはプローブから利益を得る、任意の機械ベース、電気機械ベース、あるいは、電気ベースのテストアセンブリあるいは装置と共に用いられるように構成されている。

例えば、電気的、電気機械的、熱電気的あるいは熱電気機械的テスト（例えば、電気ベースのテスト）のために、プローブ及びサンプルを介して、電圧あるいは電流が印加され、サンプルあるいはプローブ−サンプル接触領域の抵抗値あるいは容量値の変化が、例えば、コントローラ１０６の（例えば、メモリシステム１３２内の）電気特性モジュールによって測定される。他の例においては、電気的、電気機械的、熱電気的あるいは熱電気機械的テストは、（例えば、電圧あるいは電流印加により）電気的に接続されたサンプルに対して行われ、サンプルが加熱され、機械的に圧力が加えられ、あるいは、その両方がされる間の、抵抗値あるいは容量値の変化を測定する。この測定方法によると、サンプルのみが電源に接続され、サンプルのみが測定される。プローブ１１６は、オプションとして、サンプルに機械的圧力（あるいは力）を提供するだろうが、サンプルの電気的特性の測定には用いられない。他の例では、プローブ１１６は、また、電気ベースのテストの間、機械的テストを行う。ここに説明したように（図６及び９参照）、上記したテスト方法のための電気配線接続は、２点プローブ測定あるいは、４点プローブ測定のいずれかを使用できる。

図２は、テストアセンブリ１００の透視図を示す。前述したように、テストアセンブリ１００は、ステージ１０２とトランスデューサアセンブリ１０４を含む。図２に示される例においては、ステージ１０２とトランスデューサアセンブリ１０４は、アセンブリマウント２００に結合されている。アセンブリマウント２００は、少なくともある例においては、例えば、１以上の走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡あるいは他の装置のステージ面などの、より大きい装置アセンブリと結合するように構成されている。

図２に示されるように、トランスデューサ１０４は、トランスデューサ１１４と結合する湾曲アクチュエータ１１２を有する。ここに更に詳しく説明するように、移動可能プローブ１１６は、トランスデューサ１１４に結合し、トランスデューサ１１４は、湾曲アクチュエータ１１２に結合する。例えば、サンプルに渡って引っかく、あるいは、先端をインデントするための移動可能プローブ１１６の移動は、１以上の湾曲アクチュエータ１１２とトランスデューサ１１４によって提供される。一例においては、湾曲アクチュエータ１１２は、トランスデューサ１１４が、テスト手続の間、移動可能プローブ１１６の対応する移動とプローブ１１６とサンプルの間の結合によりサンプルに印加される力を測定するために使用される間、移動可能プローブ１１６の変位移動を提供するために用いられる。つまり、少なくとも一例において、湾曲アクチュエータ１１２は、トランスデューサ１１４が移動とプローブ１１６への力を測定する間、移動可能プローブ１１６の移動を提供する。

再び図２を参照すると、ステージ１０２が、複数の自由度を持っているところが示されている。例えば、ステージ１０２は、一例では、アセンブリマウント２００と結合した、線形ステージアセンブリ２０２を含む。オプションとして、トランスデューサアセンブリ１０４は、また、アセンブリマウント２００に結合されている。他の例では、ステージ１０２は、線形ステージアセンブリ２０２と直列に結合している、回転及び傾きステージアセンブリ２０４を含む。ここに説明するように、ステージ１０２は、一例では、２以上の自由度を有しており、移動可能プローブ１１６に対するステージ面１１８の配置を可能にする。例えば、線形ステージアセンブリ１０２は、第１、第２及び第３の線形ステージ２０６、２０８、２１０を含む。第１、第２及び第３の線形ステージ２０６、２０８、２１０は、一例では、３つのデカルト軸Ｘ、Ｙ及びＺに対応している。例えば、第１の線形ステージ２０６は、Ｙ軸に対応し、第２の線形ステージ２０８は、Ｘ軸に対応し、第３の線形ステージ２１０は、Ｚ軸に対応する。

図２を更に参照すると、回転及び傾きステージアセンブリ２０４は、傾きステージ２１４と結合する、対応する回転ステージ２１２を含む。ステージ面１１８は、例えば、傾きステージ２１４の残りの部分と回転可能に結合するスピンドルアセンブリによって、傾きステージ２１４に結合される。ステージ面１１８のステージ１０２との結合により、ステージ面１１８とその上のサンプルを、移動可能プローブ１１６に対して、任意の数の離散的方向に配置することが出来る。

更に、そして、ここに更に詳細に説明するように、加熱システム１０８は、一例では、移動可能プローブ１１６とステージ面１１８のそれぞれに結合する。例えば、加熱システム１０８は、ステージ面１１８に局在化されたステージヒータ１２０を含み、プローブヒータ１２２は、例えば、移動可能プローブ１１６の先端に隣接した、移動可能プローブ１１６に局在化されている。コンポーネントステージヒータ１２０とプローブヒータ１２２を含む、加熱システム１０８の局在化された配置と隔離は、加熱されたサンプルと加熱された移動可能プローブ１１６の間の熱伝達なしに、サンプルの機械的テストを可能にしつつ、ステージ面１１８上に配置されたサンプルの高速な加熱を可能にする。ここに更に説明するように、一例では、ステージヒータ１２０は、ステージ平面３０６により、ステージ面１１８を提供する。

図３Ａ及び３Ｂは、ステージヒータ１２０の一例を示す。図３Ａを最初に参照すると、ステージヒータ１２０は、ステージヒータ１２０の残りの部分が形成され、あるいは結合される基板を含む、ヒータ体パネル３００を含む。一例では、ヒータ体パネル３００は、例えば、体パネルの対向する端において、第１及び第２の支持マウント３０２、３０４の間に広がっている。

ステージヒータ１２０は、第１及び第２の支持マウント３０２、３０４の間で実質的に平坦な構成を有しており、ステージ平面３０６は、ヒータ体パネル３００に沿って、第１と第２の支持マウント３０２、３０４の間に配置されている。ステージ平面３０６は、図３Ａの破線で示されており、図１に示されるようなサンプル１１０などのサンプルを受けるようなサイズと形状をしたステージヒータ１２０の一部である。ここに説明されるように、ステージ平面３０６は、図３Ａに示されるような分布された平坦構成を有しており、したがって、分布された面領域を有するサンプルを受け、保持し、オプションとして、対応する複数のテスト位置がサンプルに渡って分布されている。

他の例では、図３Ａに示されたステージヒータ１２０は、図２に示される移動可能プローブ１１６に向けられた第１の面３０１を有している。ステージ平面３０６は、第１の面３０１に沿って設けられる。第１の面３０１は、ステージ平面３０６と実質的に共に広がっている電子放電フィルム３２０を含む。電子放電フィルム３２０は、例えば、走査型電子顕微鏡観察の間に、サンプル上に蓄積される電子を放電するように構成されている。示されているように、電子放電フィルム３２０は、更にここに説明されるように、例えば、１以上のヒータマウント穴３３０に向かって広がっている放電トレース３２２と結合する。一例では、電子放電フィルム３２０は、ヒータマウント穴３２０を介して受けられる、例えば、ファスナなどの導電性接触と結合し、したがって、電子放電フィルム３２０上に蓄積される電子の放電を可能にする。

図３Ｂを参照すると、ステージヒータ１２０の（第１の面３０１と対向する）第２の面３０３が示されている。第２の面は、ステージヒータ１２０が図２に示されるように実装されたとき、ステージ１０２あるいは、ステージ１０２に結合するアダプタに向けられている。ステージヒータ１２０は、（例えば、ステージ平面を横たえる第２の面３０３の面に沿って）ステージ平面３０６に渡って分布されたステージ加熱素子３０８を含む。ここに説明されるように、ステージ平面に渡るステージ加熱素子３０８の分布された構成は、ステージ平面３０６の全体の、一様に、信頼性の高い加熱を可能とする。つまり、ステージ平面３０６（例えば、ステージヒータ１２０の第１の面３０１）上に配置されたサンプルは、ステージ平面３０６（図３Ｂに、破線で示されたステージ平面３０６）に対する、ステージ加熱素子３０８の分布された構成により、サンプルの全体に渡って、同じ温度に、一様に、かつ、信頼性高く加熱される。

この例に示されているように、ステージ加熱素子３０８は、オプションとして、ステージ平面３０６の多くの部分に渡って、ステージ加熱素子３０８を覆うことを容易にするための、素子の蛇状の通路のそれぞれにおいて、幅広の構成を有する。温度検出素子３１０は、また、ステージ平面３０６に渡り分布されている。図３Ｂに示される例においては、温度検出素子３１０は、ステージ加熱素子３０８の幅に対し、より小さい幅を有している。温度検出素子は、ステージ加熱素子３０８のように、蛇状に広がり、ステージ平面３０６の全体の信頼性高い温度測定を可能とする。一例では、ステージ加熱素子３０８は、ステージ平面３０６のかなりの部分に渡って広がっている。オプションとして、ステージ加熱素子３０８は、ステージ平面３０６の第１と第２のステージ平面端３３６、３３８の間と共に、少なくとも第１のステージ平面エッジ３３２と第２のステージ平面エッジ３３４の間に広がっている。したがって、ステージ加熱素子３０８は、ステージ平面の信頼性が高く、一様な加熱を保証するために、ステージ平面３０６の実質的に面全体を覆っている。

さらに図３Ｂに示されるように、ステージ加熱素子３０８は、以下に説明されるように、例えば、１以上のブリッジ３２４に渡って、ステージ加熱素子３０８から遠ざかるように広がる、加熱リード３１２と結合する。加熱リード３１２は、さらに、第１と第２の支持マウント３０２、３０４に隣接する加熱接触３１４に結合する。同様にして、検出リード３１６は、ブリッジ３２４に渡る温度検出素子３１０から、検出接触３１８に広がっている。一例では、例えば、図１と２に示される、ステージ１０２の対応する部分と共に、第１と第２の支持マウント３０２、３０４をマウントするとき、加熱接触３１４と検出接触３１８は、ポゴピン、移動可能接触、静的接触などを含むが、これらには限定されない、ステージ１０２の対応する接触と自動的に結合する。ステージヒータ１２０は、したがって、実装時に、ステージ平面３０６の温度の加熱と検出を保証するために、ステージ１０２の対応する接触と、自動的に、電気的に結合することができる。オプションとして、ステージヒータ１２０から利益を得る他の装置は、ステージヒータ１２０の実装時に、加熱及び検出接触３１４、３１８と、自動的に、電気的に結合するためのサイズと形状をした、同様の接触を含む。

図３Ｂを再び参照すると、ステージ平面３０６は、例えば、支持マウントとステージ平面３０６の間に広がる１以上のブリッジ３２４によって、第１と第２の支持マウント３０２、３０４などのステージヒータの残り部分から隔離される。ブリッジ３２４は、オプションとして、ヒータ体パネル３００内に形成される。つまり、ヒータ体パネル３００は、マウント３０２、３０４、ブリッジ３２４及び、ステージ平面３０６を含む、パネルの一部を含む、一体の基板である。ブリッジ３２４は、ステージ平面３０６からステージヒータ１２０の残り部分（例えば、第１と第２の支持マウント）への熱流の方向に対し、小さな断面積を有する熱抑制フィーチャを提供し、ステージ加熱素子３０８から、ステージ１０２に結合するステージヒータの一部を含む、ステージヒータ１２０の他の一部への熱伝達を実質的に抑制する。ブリッジ３２４は、第１と第２の支持マウント３０２、３０４の加熱と、ステージヒータ１２０と結合するステージ１０２の一部の対応する加熱なしに、ステージ平面３０６への加熱を実質的に制限する。

他の例では、複数のブリッジ３２４は、ステージ平面３０６の１以上のエッジに設けられる。例えば、図３Ｂに示されるように、４つの別個のブリッジ３２４が、第１の支持マウント３０２とステージ平面３０６の間に設けられる。同様に、図３Ｂに示される例において、４つのブリッジ３２４は、第２の支持マウント３０４とステージ平面３０６の間に設けられる。複数のブリッジ３２４は、ブリッジ間（あるいは、ブリッジの側面）に形成された空隙３２６を含む。空隙３２６は、ブリッジと協働し、ステージ平面３０６と、第１と第２の支持マウント３０２、３０４との間に、導電性空隙（及び、真空環境では対流音（convective voice））を提供する。

さらに、例えば、第１と第２の支持マウント３０２、３０４と、ステージ平面３０６との間の３以上のブリッジなど、複数のブリッジ３２４を設けることにより、少なくとも３点支持接触が、ステージ平面３０６に提供される。少なくとも１つの例では、サンプルは、オプションとして、ステージ平面３０６に渡って（例えば、ｘ及びｙ軸に沿って）分布されるので、ステージ平面３０６のさまざまな位置における機械的テストは、ステージヒータ１２０にモーメントをもたらす。ステージ平面３０６と、第１と第２の支持マウント３０２、３０４との間のブリッジ３２４によって提供される３点支持接触は、ステージ平面３０６への堅固な機械的支持と、移動可能プローブ１１６の機械的結合によって生じる、ステージ平面３０６のねじり、あるいは、傾きへの大きな抵抗をもたらす。つまり、ステージ平面３０６上に配置されたサンプルは、例えば、移動可能プローブ１１６の結合による機械的テストの間、所定の位置に堅固かつ静的に保持される。オプションとして、図３Ｂに示される複数のブリッジのように、予備的なブリッジ３２４を設けることは、ステージ平面３０６への増強された構造的支持をもたらし、したがって、移動可能プローブが、ステージ平面３０６上のサンプルに、圧縮、引っ張り、あるいは横方向の力を印加するか否かに関わらず、例えば、ステージ平面３０６に沿った任意の位置における移動可能プローブの機械的結合による、ステージ平面３０６の傾きあるいは、ねじりを更に防止する。

図３Ａ及び３Ｂを再び参照すると、ステージヒータ１２０は、任意のサンプルマウント穴３２８を含む。サンプルマウント穴３２８は、ステージ平面３０６上に配置されたサンプルと結合する１以上のファスナと協働し、ステージ平面３０６上のサンプルを保持する。（例えば、ファスナ、クランプ、接着剤、溶接などにより）ステージ平面３０６にサンプルを固定することは、ステージ平面３０６（ステージ加熱素子３０８によって加熱される）が、サンプルと密に面対面接触で結合し、したがって、その上に配置されたサンプルの全体を一様に、信頼性高く加熱することができることを保証する。他の例においては、ステージヒータ１２０は、サンプルをステージ平面３０６に面対面接触で保持し、固定するように構成された、接着剤、機械的結合、干渉フィット、溶接などを含むが、これらには限定されない、他の固定機構を含む。他の例では、ステージヒータ１２０は、第１と第２の支持マウント３０２、３０４のいずれかの側に配置された、複数のヒータマウント穴３３０を含む。ヒータマウント穴３３０は、例えば、図２に示されるステージ１０２などのアダプタと結合する、アダプタあるいはステージの一部など、他のアセンブリとのステージヒータ１２０の結合を可能とする。オプションとして、ステージヒータ１２０は、クランプフィーチャ、機械的結合、接着剤、溶接などを含むが、これらには限定されない他の装置（例えば、ステージ、装置ハウジングなど）とのヒータの結合のための他の固定手段を含む。

図４は、ステージヒータ４００の他の例の模式図を示す。少なくともある面では、ステージヒータ４００は、前述したステージヒータ１２０と同様な特徴を含む。例えば、ステージヒータ４００は、第１と第２の支持マウント４０２、４０４の間に広がるヒータ体パネル４０１を含む。ステージ加熱素子４０８は、ステージ平面４０６の少なくとも一部に渡る分布された加熱を提供するために、ステージヒータ４００のステージ平面４０６内に配置されている。一例では、ステージ加熱素子４０８は、第１のステージ平面エッジ４４２と第２のステージ平面エッジ４４４の間、及び、第１と第２のステージ平面端４４６と４４８の間に広がっている。図４に更に示されているように、温度検出素子４１０は、ステージ平面３０６に渡って広がっているステージ加熱素子４０８の蛇状の構成に対応した蛇状の構成に広がっている。他の例では、ステージ加熱素子４０８と温度検出素子４１０のそれぞれは、対応する加熱及び検出リード４１２及び４１６と、ステージ加熱素子と温度検出素子４０８、４１０のそれぞれの電気的接続を提供するように構成された、対応する加熱接触４１４と検出接触４１８を含む。

更に、図４に示される模式図においては、第１と第２の支持マウント４０２、４０４のそれぞれは、ステージ平面４０６と、第１と第２の支持マウントの間に広がっている、１以上のブリッジ４２４によって、結合されている。例えば、ステージヒータ４００の左側には、単一のブリッジ４２４が、ステージ平面４０６と第１の支持マウント４０２の間に広がっている。これに対し、ステージヒータ４００の右側には、第２の支持マウント４０４が、複数のブリッジ４２４によって、ステージ平面３０６から隙間を空けて配置されている。図示された例においては、３つのブリッジが、ステージ平面４０６と第２の支持マウント４０４の間に広がっている。他の例では、１つまたは２つのブリッジのように、１以上のブリッジが、ステージ平面４０６と第２の支持マウント４０４の間に広がっている。つまり、図４に示される模式構成によると、ステージヒータ４００は、オプションとして、ステージ平面４０６に堅固な支持を提供するために、支持マウント４０２、４０４とステージ平面４０６のそれぞれの間に広がる任意の数のブリッジ４２４（例えば、１以上）を含む。したがって、ステージ平面４０６の任意の位置の、図１と２に示される移動可能プローブ１１６のようなプローブの機械的結合により、ステージ平面４０６の傾きあるいはねじれは、無視できるほどになる。第１と第２の支持マウント４０２、４０４と、ステージ平面４０６の間のインタフェースのそれぞれに、１以上のブリッジを設けることは、ステージ平面４０６に機械的支持を提供し、したがって、機械的テストの間の、ステージ平面４０６の傾きあるいはねじれを防止する。オプションとして、ブリッジ４２４は、ステージ平面４０６から第１と第２の支持マウント４０２、４０４への熱伝達を抑制しつつ、ステージ平面４０６とその上のサンプルへの堅固な機械的支持を提供するために、線形形状、曲線形状、非線形形状（台形形状、ジグザグ形状など）を含むが、これらには限定されない、異なる構成の任意の１つに形成される。

一例では、例えば、ステージヒータ４００は、移動可能プローブをステージ平面４０６上のサンプルと結合することによる機械的負荷がかかる間、ステージ平面４０６の傾きを実質的に防止するために、ブリッジ４２４によって、ステージ平面４０６と、第１と第２の支持マウント４０２、４０４の間の少なくとも３点接触を提供する。したがって、ステージ平面４０６は、プローブ１１６が、ステージ平面４０６内の任意の位置に結合する間、ステージ平面４０６と、第１と第２の支持マウント４０２、４０４の間の３点以上の接触によって提供される堅固な機械的支持により、実質的に静的に保持される。

他の例では、１以上のブリッジ４２４を設けることは、ブリッジ４２４のいずれかの側に、１以上の空隙４２６を形成する。例えば、図４の左側に示されるように、空隙４２６は、第１の支持マウント４０２とステージ平面４０６の間に広がる単一のブリッジ４２４のいずれかの側に設けられる。同様にして、ステージヒータ４００の右側に、２以上のブリッジ４２４を設けることは、したがって、２以上のブリッジ４２４の間の、図４に示される２つの空隙４２６のような、１以上の空隙を提供する。更に他の例では、ここに図示されるステージヒータ１２０と４００のそれぞれは、少なくとも第１と第２の支持マウント３０２、３０４を含む。第１と第２の支持マウント３０２、３０４及び４０２、４０４を設けることは、限定することを意図するものではない。例えば、ステージヒータ１２０、４００のいずれかは、例えば、ステージヒータのそれぞれのステージ平面３０６、４０６の周りに配置される３以上の支持マウントなどの、複数の支持マウントを含み、したがって、ステージ平面に予備的な支持を提供することが出来る。更に、他の例においては、ステージ平面３０６、４０６は、オプションとして、ステージ平面の少なくとも一部の周りに配置された、リングあるいは半円形支持マウントなどの単一の支持マウントで支持される。

ここに説明されるステージヒータ１２０、４００は、第１と第２の支持マウント３０２、３０４のそれぞれへの熱伝達を抑制しつつ、ヒータのそれぞれのステージ平面の迅速な加熱を容易にする材料と構成で構成されている。更に、ステージヒータは、機械的テストの間、ステージ平面３０６を堅固に支持する材料と構成で構成されている。更に、ステージヒータ１２０（あるいは４００）の材料は、したがって、加熱されたステージ平面から出て行く熱伝達を遅らせもする、堅固な支持ステージを提供するように選択される。言い換えると、特性の組み合わせは、ステージ平面３０６上に配置されたサンプルに堅固な支持を提供する熱機械的ドリフトと高弾性率と共に、熱膨張を実質的に最小化する低熱伝導率、低熱膨張係数を含むステージヒータ１２０に好ましいものである。

一例では、ステージヒータ１２０は、１０Watts/meter Kelvin 以下の熱伝導率などの低熱伝導率を有する基板で構成されている。更に、熱機械的安定性のために、材料は、例えば、２０μｍ／ｍ以下の熱膨張係数など、低熱膨張係数を有するべきである。ステージヒータ１２０の材料により提供される機械的及び熱機械的特性のこの組み合わせにより、ステージヒータは、ブリッジ３２４と空隙３２６と協働し（例えば、真空環境下で）、第１と第２の支持マウント３０２、３０４への熱の伝達を防止しつつ、ステージ平面３０６を高速に加熱するように構成されている。例えば、ステージアダプタあるいはステージ１０２などの、より大きい熱質量を有するステージの他の部分への熱伝達は、したがって、ステージ平面３０６と、第１と第２の支持マウント３０２、３０４の間のステージヒータ１２０の材料と形状のこの組み合わせにより実質的に防止される。

更に、上記したように、高弾性率は、ステージ平面３０６の堅固な支持が提供されるために、ステージヒータ１２０のために好ましい。一例では、ステージヒータ１２０（例えば、ヒータ体パネル３００のようなステージの基板）は、５０ＧＰａ以上の弾性率を有する材料で構成されている。ヒータ体パネル３００を含むステージヒータ１２０は、透明石英ガラス、サファイヤ、ジルコニウムなど、これらには限定されないが、これらから構成される。これらの材料は、ブリッジ３２４と空隙３２６と協働し、第１と第２の支持マウント３０２、３０４、及び、ステージ１０２あるいは、これらのフィーチャと結合した他の装置への熱伝達を実質的に抑制しつつ、ステージ平面３０６への加熱を局在化する、熱伝導率、熱膨張係数及び弾性係数を有している。更に、これらの材料により提供される高弾性率は、支持マウント３０２、３０４とブリッジ３２４の構成（例えば、少なくとも３点支持）と協働し、ステージ平面３０６上に配置されるサンプルを支持するステージヒータ１２０のための堅固な支持構造を提供する。ステージヒータ１２０上に配置されたサンプルの機械的テストは、したがって、一様で、信頼性が高い加熱と、サンプル上のテスト位置（あるいは、分布位置）に関係なく、ステージ平面３０６と結合する分布されたサンプルの支持とで、実行される。

更に、ステージ平面３０６の加熱と温度の検出に用いられる素子は、好ましくは、例えば、一例では、４００℃より高い温度、及び、他の例では、１１００℃より高い温度などの、望ましいテスト温度まで一様に加熱することが出来るように、高い融点を有している。オプションとして、ステージヒータ１２０のステージ平面３０６は、４００、５００、７５０、１１００、あるいは、１５００℃以上の温度にサンプルを加熱するように構成されている。一例では、ステージ加熱素子と温度検出素子３０８、３１０は、１５００℃より高い融点など、高い融点を有する材料で構成されるが、これには限定されない。一例では、ステージ加熱素子３０８と温度検出素子３１０は、約３４００℃の融点を有するタングステンを含む材料で構成される。高い融点（例えば、ステージヒータ１２０の動作加熱上限以上の融点）を有する加熱及び検出素子３０８、３１０を提供することにより、したがって、ステージヒータの動作寿命に渡るステージヒータ１２０の信頼性の高い加熱が達成される。

ある例では、加熱及び検出素子３０８、３１０は、例えば、酸化イットリウム、酸化シリコン、炭化ケイ素、ちっ化ケイ素などを含む、パッシベーションコーティングによって覆われる。加熱及び検出素子上のパッシベーションコーティングは、加熱及び検出素子の表面に沿った酸化物の成長を実質的に防止あるいは遅延させ、したがって、加熱及び検出素子３０８、３１０が、ステージヒータ１２０の動作寿命に渡って、一様に動作することを保証する。例えば、加熱素子３０８は、コントローラ１０６からの特定の量の加熱電力で、望ましい温度まで上り、検出素子は、その温度を正確に測定する。

他の例では、ここに説明するステージヒータは、１以上の製造方法で作られる。一例では、ステージヒータ１２０は、例えば、ディポジション（deposition）、パターニング、及び、リソグラフィのステップを含む、マイクロエレクトロメカニカルシステム製造方法（ＭＥＭＳ）によって作られる。他の例では、製造方法は、集束イオンビームリソグラフィ、レーザカッティングなどを含む。更に他の例では、ステージヒータ１２０は、ステージヒータ１２０（例えば、パネル３００）の基板レイヤと、ステージ加熱素子３０８と温度検出素子３１０とでラミネートされたステージヒータ１２０を形成するような、コンポーネントの接着、あるいは、ラミネートを含む手作業によるコンポーネントの組み立てなどの製造技術で構成される。他の例では、ヒータ体パネル３００は、ステージ加熱素子あるいは温度検出素子３０８、３１０のディポジションのためのチャネルを提供するマイクロ加工素子で、加工される。オプションとして、温度検出素子３１０とステージ加熱素子３０８は、例えば、チャネル内に素子を配置する、操作挿入機構の動作によるなどの、手作業の製造手段によるなどで、ヒータ体パネル３００のチャネル内に配置される。

図５は、ステージアダプタ５００の一例を示す。ステージアダプタ５００は、オプションとして、図１及び２に示されるステージ１０２と共に用いられるように構成される。ステージアダプタ５００は、テストアセンブリ１００のステージと結合するサイズと形状のステージアセンブリ結合フィーチャ５０２を含む。一例では、ステージアセンブリ結合フィーチャ５０２は、傾きステージの傾きステージスピンドルアセンブリと結合するサイズと形状のスピンドルリングを含む。他の例では、ステージアダプタ５００は、ここで説明したように、静的、並進あるいは回転ステージと共に用いるために構成されている。更に他の例では、ステージアダプタ５００は、例えば、光学顕微鏡、透過型あるいは走査型電子顕微鏡、テストの間サンプルを加熱することから利益を得る他の装置などの対物ステージなどの、他の装置と共に用いるために構成されている。

ステージアダプタ５００は、また、ここに説明したように、１以上のステージヒータ１２０、４００と結合するサイズと形状のステージヒータ結合フィーチャ５０４を含む。この例に示されているように、ステージヒータ結合フィーチャ５０４は、アダプタレグ５０８の間に配置されたアダプタ凹部５０６を含む。ステージヒータ１２０は、例えば、図３Ａ、Ｂに示される第１と第２の支持マウント３０２、３０４と結合することにより、アダプタレグ５０８と結合するように構成されている。アダプタレグ５０８間のステージヒータ１２０の結合は、アダプタ凹部５０６により、ステージ平面３０６を、ステージアダプタ５００の残りの部分の上に吊すことを可能とする。ステージ平面３０６を吊るすことにより、ステージ平面３０６（ステージヒータ１２０の能動的に加熱される部分）を、ステージアダプタ５００の残りの部分から隔離する。したがって、ステージ平面３０６からの熱伝達は、ステージアダプタ５００に直接伝導されることなく、図３Ａ及び３Ｂに示される１以上のブリッジ３２４によって抑制される。したがって、アダプタレグ５０８とアダプタ凹部５０６は、協働して、ステージヒータ１２０の加熱がステージアダプタ５００、あるいは、より大きな熱質量を有するステージ１０２の任意の他の部分に実質的に熱を伝達することなく、ステージ平面３０６に局在化されることを保証する。

図５を再度参照すると、サンプル１１０が、ステージヒータ１２０に沿って結合されているのが示されている。一例では、サンプル１１０は、例えば、クリップ５１０及びサンプルファスナ５１２で、ステージ平面３０６などのステージヒータに沿って結合される。これらの任意のフィーチャは、サンプル１１０をステージヒータ１２０にクランプ結合させ、サンプル１１０をステージ平面３０６に沿って結合させるために用いられる。サンプル１１０のステージ平面３０６への面対面接触は、サンプル１１０と、ステージ平面３０６の下に横たわる、分布された加熱素子３０８と結合するステージ平面３０６との間の対流熱伝達を容易にする。前述したように、ステージ加熱素子３０８は、ステージ平面３０６のかなりの部分を覆う。例えば、加熱素子３０８は、ステージ平面３０６に渡って分布され、全平面を加熱し、したがって、ステージ平面３０６とサンプル１１０との間の面対面接触による対流により、サンプル１１０の実質的に全体を加熱することが出来る。

図示された例においては、クリップ５１０とサンプルファスナ５１２が、サンプル１１０をステージヒータ１２０にクランプするのに設けられるが、サンプル１１０をステージヒータ１２０に固定する他の手段も可能である。これらの方法は、接着剤、溶接、機械的フィッティング、干渉フィッティング、さねはぎ構成などを含むが、これらには限定されない。

さらに、前述したように、他の構成（例えば、非平坦、不規則、線形、非線形など）を有するサンプルは、接着剤、ファスナ、クランプ、溶接などを含むが、これらには限定されない、ここに説明した固定手段の任意の１つによって、ステージ平面３０６に沿って結合され、保持される。したがって、ここに説明したステージヒータ１２０は、非平坦な構成を有するサンプルを加熱するために、同様に構成されている。ステージ平面３０６に渡る、ステージ加熱素子３０８によって提供される分布加熱は、ステージ平面３０６と２以上の点で接触する非平坦なサンプルを含むサンプルが、サンプルの全ての接触点で、ステージ平面と同じ温度に加熱されることを保証する。

図５にも示されるように、１以上の任意のヒータファスナ５１４は、ステージヒータ１２０のステージアダプタ５００への結合のために設けられる。一例では、ヒータファスナ５１４は、ステージヒータ１２０とステージアダプタ５００と協働し、第１と第２の支持マウント３０２、３０４を固定する。固定された、第１と第２の支持マウントは、ステージヒータ１２０の材料と協働し、サンプル１１０のための堅固な、支持された基板を提供する。つまり、第１と第２の支持マウント３０２、３０４のそれぞれを、ステージアダプタ５００の対向する端に（例えば、アダプタレグ５０８に）固定することは、例えば、サンプル１１０と結合する移動可能プローブなど（例えば、圧縮、引っ張り、横方向の引っかき動作などにおいて）、移動可能プローブとの結合における、ステージヒータ１２０の屈曲を最小化する。さらに、ステージヒータ１２０の堅固な機械的特性（例えば、選択された材料及び、ステージ平面３０６の３点以上の支持による）は、第１と第２の支持マウント３０２、３０４の固定フィーチャと協働して、ここに説明したように、サンプルを加熱しつつ、サンプル１１０を支持する堅固な基板を提供する。

図６は、図に示されたような、引っ張りサンプル６１２などのようなサンプルの引っ張りテストのために構成されているステージアダプタ６００の他の例を示している。図示された例においては、引っ張りサンプル６１２は、少なくとも１つのサンプルシャフト６１４と、サンプルシャフト６１４の一端におけるサンプルヘッド６１６を含む。オプションとして、異なる大きさ、材料などを有している、複数のサンプルシャフト６１４とサンプルヘッド６１６は、サンプル６１２に沿って形成されている。アダプタ６００は、図５に示された方向とは直交するように、引っ張りサンプル６１２と共に、ステージヒータ１２０を方向付ける。さらにここに説明されるプローブヒータ１２２を含むプローブ１１６は、サンプルヘッド６１６の周りに結合し、したがって、サンプルシャフト６１４に引っ張り力を加えるサイズと形状の引っ張りグリップ先端と共に設けられる。ステージアダプタ６００とサンプル６１２は、また、圧縮テストを含むが、これには限定されない他の構成においても使用可能である。１以上のサンプルシャフトが、サンプルに沿って設けられており、平坦なパンチ先端や、シャフトに圧縮の負荷をかける他の装置でテストされる。

図６を再び参照すると、ステージアダプタ６００が、ステージアセンブリ結合フィーチャ６０２と共に示されている。一例では、ステージアセンブリ結合フィーチャは、図１及び２に示されているステージ１０２の傾きステージと結合するサイズと形状のスピンドルリングを含む。他の例では、ステージアセンブリ結合フィーチャ６０２は、例えば、光学及び電子ベースの顕微鏡及び、サンプルの加熱から利益を得る他の装置の対物ステージとして使用される、静的ステージ、並進ステージ、回転ステージなどを含むが、これらには限定されない１以上の装置と共に使用されるステージと結合するサイズと形状をしている。図６にさらに示されるように、ステージアダプタ６００は、対向するアダプタレグ６０８と結合するために、その上にステージ（the stage here 120）を受けるサイズと形状をしているステージ結合フィーチャ６０４を含む。ステージアダプタ５００によるように、ステージアダプタ６００は、さらに、ステージ平面３０６を隔離し、したがって、ステージアダプタ６００と、ステージ１０２などのステージアダプタと結合する任意のコンポーネントの残り部分への最小の熱伝達で、引っ張りサンプル６１２の局在化された加熱を保証するサイズと形状のアダプタ凹部６０６を含む。

さらに図６に示されるように、ステージアダプタ６００は、図５に示される方向に対して、直交する方向に、ステージヒータ１２０を配置するエルボー６１０を含む。つまり、エルボー６１０は、その上のステージヒータ結合フィーチャ６０４を有する、角度をつけられたフィーチャを提供する。ステージヒータ１２０は、その後、直交する方向にアダプタレグ６０８と結合し、トランスデューサアセンブリ１０４と結合する移動可能プローブ１１６による引っ張りテストのために、図６に示される方向に、サンプルシャフト６１４とサンプルヘッド６１６を含む引っ張りサンプル６１２を提供する。オプションとして、エルボー６１０は、エルボーの構成にしたがって、任意の数の方向に、ステージヒータ１２０と共に、その上のサンプルを方向付ける。

ここに図示されるステージアダプタ５００、６００は、機械的テスト手順の間、ステージヒータ１２０への支持を提供するよう構成された堅固な材料で構成される。サンプルに加えられる力は、少なくともある程度、ステージアダプタ５００、６００に伝達される。ステージアダプタ５００、６００は、ステージ１０２の残り部分と協働し、サンプルに堅固な支持構造を提供し、したがって、機械的テスト方法の間、サンプル６１２、１１０の最小の屈曲あるいは、変位を提供する。一例では、ステージアダプタは、アルミナ、ステンレススチール、チタンなどを含むが、これらには限定されない堅固な材料（例えば、少なくとも５０ＧＰａの比較的大きい弾性率を有する）によって、構成されている。

図７及び８を参照すると、トランスデューサアセンブリ１０４の一例が、詳細に示されている。図７を最初に参照すると、トランスデューサアセンブリ１０４が、湾曲アクチュエータ１１２と、湾曲アクチュエータ１１２に結合するトランスデューサ１１４を含むように図示されている。一例では、トランスデューサアセンブリ１０４は、モジュラー構成を有している。例えば、湾曲アクチュエータ１１２は、トランスデューサインタフェースプロファイル７００を含み、トランスデューサ１１４は、アクチュエータインタフェースプロファイル７０２を含む。トランスデューサインタフェースプロファイル７００は、対応する構成を有するトランスデューサのファミリと共に提供される複数のアクチュエータインタフェースプロファイル７０２と一致するサイズと形状をしている。つまり、湾曲アクチュエータ１１２と結合するトランスデューサ１１４は、トランスデューサのファミリ内の１つのトランスデューサであろう。トランスデューサ１１４は、さまざまな変位と力範囲を有する任意の数の負荷セルのためにチェンジアウト（changed out ）されるだろう。さらに、湾曲アクチュエータ１１２と結合するトランスデューサ１１４のそれぞれは、例えば、引っ張り、圧縮、引っかきテスト、移動可能プローブ１１６の３次元移動などを含む、１以上の追加的なテスト機構を提供するだろう。図７にさらに示されているように、移動可能プローブ１１６は、トランスデューサ１１４と結合され、プローブ１１６は、前述し、図１に示したプローブヒータ１２２を含む。

図８を参照すると、トランスデューサアセンブリ１０４の模式図が提供されている。図示されているように、トランスデューサアセンブリ１０４は、前述したように、湾曲アクチュエータ１１２とトランスデューサ１１４を含む。最初に湾曲アクチュエータ１１２を参照すると、湾曲アクチュエータは、アクチュエータハウジング８０８内に、ばね支持８０４で吊るされた、湾曲機構８００を含む。アクチュエータモータ８０２は、湾曲機構８００と結合し、湾曲機構８００に並進動作を提供する。湾曲機構８００は、アクチュエータモータ８０２の移動が、線形でトランスデューサ１１４に提供されることを保証する。つまり、湾曲機構８００は、アクチュエータモータ８０２によって提供される動きを湾曲機構８００内の一連の接続によって変換し、トランスデューサ１１４に伝達される対応する移動が、例えば、移動可能プローブ１１６のアクセスに沿って、純粋に線形であることを保証する。

他の例では、湾曲アクチュエータ１１２は、さらに、湾曲機構８００と結合する変位センサなどのセンサ８１０を含む。一例では、変位センサ８１０は、２以上のプレートを有する容量性センサを含むが、これには限定されない。図示された例においては、中央プレートは、２つの静的対向プレート間に吊るされている。対向するプレートに対する中央プレートの動きは、例えば、図１に前に示したトランスデューサ制御モジュール１２６などのテストアセンブリ１００によって測定される、例えば、容量の変化によって、センサ８１０によって検出される。

図８に示された例においては、トランスデューサ１１４は、湾曲機構８００と結合したトランスデューサハウジング８１２と、トランスデューサハウジング８１２内に吊るされた容量性トランスデューサ８１４を含む。図示された例においては、容量性トランスデューサ８１４は、対向する静的プレート８１８によって囲まれた、屈曲可能な中央プレート８１６を含む。対向するプレート８１８は、トランスデューサハウジング８１２に対して静的である。中央プレート８１６の対応する動きは、従って、容量性トランスデューサ８１４によって測定可能で、少なくとも一例では、図１に示されるトランスデューサ制御モジュール１２６によって測定され、例えば、プローブ１１６が、例えば、図１に示されるステージヒータ１２０を含むステージ面１１８上のサンプルと結合するテスト手順の間、プローブ１１６の変位を決定するだろう。図８に示されるように、結合シャフト８２０は、移動可能プローブ１１６を中央プレート８１６と結合する。したがって、移動可能プローブ１１６の移動は、結合シャフト８２０に沿って伝達され、したがって、移動可能プローブ１１６の変位を決定するために、容量性トランスデューサ８１４によって測定可能な中央プレート８１６の動きとなる。

一例では、トランスデューサアセンブリ１０４は、湾曲アクチュエータ１１２によって作動され、移動可能プローブ１１６の並進を提供する。つまり、アクチュエータモータ８０２の動作は、湾曲機構８００によって、トランスデューサ１１４に伝達され、したがって、インデンテーション、引っかき、引っ張り、圧縮テストなどを含むが、これらには限定されないサンプルのテスト方法の性能のために、サンプルと結合するように、移動可能プローブ１１６（例えば、加熱された移動可能プローブ）を移動させる。湾曲アクチュエータ１１２が、移動可能プローブ１１６の並進を提供する例においては、トランスデューサ１１４の容量性トランスデューサ８１４は、一例では、トランスデューサハウジング８１２に対する移動可能プローブ１１６の動き（例えば、対向するプレート８１８に対する中央プレート８１６の動き）を測定するために用いられる。更に別の例においては、湾曲アクチュエータ１１２は、例えば、ステージ１０２上に配置されたサンプルなどのサンプルの近傍に移動可能プローブ１１６を移動するための、荒配置素子として用いられる。トランスデューサ１１４は、その後、移動可能プローブ１１６を移動させるように作動され、プローブ１１６と結合し、テスト手順を行ない、同時に、手順中、移動可能プローブ１１６の変位を測定する。

図９は、移動可能プローブ１１６の模式的例を示す。移動可能プローブ１１６は、プローブ先端９００に広がる結合シャフト８２０を含む。図１及び２に示されるように、一例では、移動可能プローブ１１６は、プローブ先端９００に隣接して配置されるプローブベースのヒータ１２２を含む。プローブヒータ１２２は、結合シャフト８２０などの移動可能プローブの残り部分への熱伝達が、プローブヒータ１２２の１以上のフィーチャによって、実質的に抑制される一方、プローブ先端９００を加熱するように構成される。

図９に示されるように、プローブヒータ１２２は、プローブ先端９００に隣接して配置される加熱及び検出素子９０２を含む。図に更に示されているように、加熱リード９０４と検出リード９０６は、図１及び２に示されるトランスデューサ１１４内の対応するフィーチャと電気的に接続するために、結合シャフト８２０に沿って、プローブ先端９００から近くに広がる。加熱及び検出素子９０２のプローブ先端９００に隣接した配置は、加熱素子９０２が、近接したプローブ先端９００を高速に加熱できることを保証する。更に、一例では、移動可能プローブ１１６は、プローブ先端９００及び、加熱及び検出素子９０２から離れる、結合シャフト８２０に沿った熱伝達を実質的に抑制するために構成された、１以上の支持コラム９０８と空隙９１０を含む。

一例では、２以上の支持コラム９０８は、移動可能プローブ１１６のいずれかの側に配置されている。支持コラム９０８は、結合シャフト８２０の全体の断面積に対して、より小さな断面積を有している。加熱及び検出素子９０２から移動可能プローブ１１６の近傍部分に向かう熱伝達の方向へのより小さい断面積は、プローブ１１６の残りの部分への熱伝達を抑制し、したがって、プローブヒータ１２２の加熱を、プローブ先端９００と、プローブ先端９００に隣接する結合シャフト８２０のその部分に局在化する。更に、１以上の支持コラム９０８を設けることにより、１以上の空隙９１０は、支持コラム９０８の横に対して設けられる。真空環境下においては、空隙９１０は、プローブ１１６の近いほうの部分への熱伝達を実質的に防止する。したがって、プローブヒータ１２２によって、プローブ先端９００に隣接して生成される熱は、プローブ先端９００に隣接する結合シャフトのその領域に実質的に局在化される。

一例では、移動可能プローブは、石英などの材料で構成されている。前述したように、石英は、相対的に高い弾性率を提供すると共に、低熱膨張係数と熱伝導率を有している。プローブ先端９００と組み合わせた結合シャフト８２０は、したがって、図１及び２に示されるように、ステージ１０２と結合するサンプルに結合するように構成された堅固なプローブアセンブリを提供する。移動可能プローブ１１６の堅固な性質により、ステージ１０２上のサンプルの正確で、信頼性の高い機械的テストが可能になる。更に、材料選択と、支持コラム９０８と空隙９１０との協働と共に、材料選択は、加熱及び検出素子９０２の近傍から、結合シャフト８２０の残りの部分と、より大きな熱質量を有するトランスデューサ１１４への熱伝達を実質的に抑制する。

更に、前述したステージヒータ１２０によるように、加熱と検出リード９０４、９０６を含む加熱及び検出素子９０２は、一例では、例えば、１５００℃より高い融点など、高い融点を有する材料で構成される。加熱リードと検出リードと、加熱及び検出素子９０４、９０６、９０２は、約３４００℃の融点を有するタングステン、あるいは、プローブヒータ１２２の望ましい温度上限より高い融点を有する他の材料などの材料で構成されるが、これには限定されない。高融点を有する材料を用いることにより、プローブヒータ１２２は、例えば、４００℃より高い、望ましい温度まで、プローブ先端９００を加熱することが出来る。他の例では、プローブヒータ１２２は、５００、７５０、１１００あるいは１５００℃の温度まで、プローブ先端９００を加熱することができる。

オプションとして、酸化シリコン、炭化シリコン、ちっ化シリコン、酸化イットリウムなどのパッシベーションレイヤが、素子及びリードの酸化を実質的に防止あるいは遅延させるため、加熱と検出リード９０４、９０６と共に、加熱及び検出素子９０２に適用される。したがって、加熱及び検出素子９０２は、それらのそれぞれのリードと共に、移動可能プローブ１１６の寿命に渡って、性能の実質的な劣化無く、信頼性高く、かつ、一様に動作することができる。

更に、ここに説明される、例えば、１以上のプローブ先端９００とステージ面１１８（例えば、ステージ平面３０６）を含む加熱システム１０８は、また、任意の、機械ベース、電気機械ベースあるいは電気ベースのテストアセンブリあるいは、１以上の加熱されたサンプルあるいはプローブから利益を得る装置と共に使用されるように構成されている。例えば、電気的、電気機械的、熱電気的あるいは熱電気機械的テスト（例えば、電気ベースのテスト）のために、電圧あるいは電流が、プローブ及びサンプルを介して印加され、サンプルあるいはプローブ−サンプル接触領域の抵抗値あるいは容量値の変化が、例えば、コントローラ１０６の電気特性モジュール（例えば、メモリシステム１３２内の）によって測定される。他の例では、電気的、電気機械的、熱電気的、あるいは、熱電気機械的テストは、サンプルが加熱され、あるいは、機械的に圧力がかけられている、あるいは、その両方の間、抵抗値あるいは容量値を測定するために、電気的に接続された（例えば、電圧あるいは電流印加によって）サンプルについて行われる。この測定方法によると、サンプルのみが電源に接続され、サンプルのみが測定される。プローブ１１６は、オプションとして、機械的圧力（あるいは力）をサンプルに加えるだろうが、サンプルの電気的特性を測定するためには、用いられない。他の例では、プローブ１１６は、また、電気ベースのテストの間、機械的テストを行う。

ここに説明し、図６及び９に示されているように、１以上のプローブ先端９００、ステージ面１１８（ステージ平面３０６）あるいは、直接サンプルに電気を提供する接触などの電気的接続が、図６及び９に示されている。例えば、図６に示されるように、電圧印加接触６０１と電流印加接触６０３が、サンプルシャフト６１４に隣接して設けられる。この構成では、ステージ平面３０６あるいは、接触６０１、６０３に関連したステージ平面３０６の一部は、ステージ面の残り部分（例えば、ステージヒータ１２０の残り部分）から電気的に隔離されている。同様に、プローブ先端９００は、対応する電圧印加接触９０１と電流印加接触９０３を含む。リードは、結合シャフト８２０に沿って近くに広がっており、オプションとして、接触に電力を与えるため、ステージ１０２を介して広がっている。接触６０１、６０３、９０１、９０３は、ここに説明した、２点プローブ測定、４点プローブ測定などを含むが、これらには限定されないテスト方法のために使用される。オプションとして、電圧印加接触６０１と電流印加接触６０３は、直接サンプルに結合し、リードは、直接、サンプルから広がり、電気的テストのため、１以上の電圧あるいは電流を印加する。

プローブ先端９００で、サンプルと接触する部分は、導電性（例えば、タングステン、導電性ダイヤモンドなど）であるだろう。プローブ先端９００と、プローブの残りの部分（例えば、プローブヒータ１２２、結合シャフト８２０など）との間の電気的絶縁により、先端９００の少なくとも一部は、プローブの残り部分から電気的に隔離される。更に、リードが、１以上の電圧印加接触９０１あるいは電流印加接触９０３に取り付けられ、したがって、プローブ先端９００を介して電気的にテストする。オプションとして、前述したように、サンプルは、プローブ先端９００とステージヒータ１２０（例えば、ステージ面１１８）から電気的に隔離され、電気リードは、サンプルの電気ベースのテストのために、サンプルと直接結合する。システム（例えば、システム１００）は、したがって、加熱及び機械的テストと共に、（あるいは、別個に）、電気的測定のために用いられる。例えば、サンプルに取り付けられた接触（例えば、６０１、６０３）と共に、プローブ９０１、９０３上への接触は、サンプルの引っ張りあるいは圧縮変形の間、電気的抵抗変化を監視し、測定する４点電気測定システムの一部である。他の例では、追加的なリードと接触が、より詳しい電気的測定のために、サンプル（１１０あるいは６１２）、ステージ面１１８（例えば、ステージヒータ１２０の残り部分から隔離されたステージ平面３０６）に設けられる。

図１０は、ミクロン以下のスケールでのアセンブリ１００などのテストアセンブリでサンプルを機械的にテストするための方法１０００の一例を示す。方法１０００を説明する場合、前述した、１以上のコンポーネント、フィーチャ、機能などを参照する。便宜のため、コンポーネントとフィーチャは、参照符号を用いて参照する。設けられる参照符号は、例示的なもので、排他的なものではない。例えば、方法１０００で説明されるフィーチャ、コンポーネント、機能などは、ここに説明した、対応する符号がつけられた素子、他の対応するフィーチャ（符号がつけられていても、いなくても）と共に、それらの均等物も含む。

１００２において、方法１０００は、ステージヒータ１２０上のサンプル１１０などのサンプルを加熱することを含む。サンプルを加熱することは、例えば、その上にサンプルを受けるように構成されたステージヒータ１２０の表面に対向するステージ平面の裏側に渡ってなど、ステージ平面に渡って分布された、ステージ加熱素子３０８で、ステージ平面３０６を加熱することを含む。オプションとして、サンプル１１０を加熱することは、第１のステージ平面エッジ３３２から第２のステージ平面エッジ３３４へと、また、第１のステージ平面端３３６と第２のステージ平面端３３８の間に広がるステージ加熱素子３０８で、ステージ平面３０６を加熱することを含む。更に、他の例では、サンプル１１０を加熱することは、ステージ平面３０６に渡って分布されたステージ加熱素子に従って、ステージ平面３０６の全体に渡って、熱を分布させることを含む。つまり、例えば、蛇状に、ステージ平面３０６に渡って、素子を分布させると共に、素子の個々の通路の幅を有するステージ加熱素子３０８により、ステージ加熱素子３０８は、ステージ平面３０６に渡る温度の実質的な勾配なしに、ステージ平面３０６の全体を信頼性高くかつ一様に、望ましい温度まで加熱するように構成されている。したがって、ここに説明された、ステージ平面３０６に沿って結合されるサンプル（例えば、分布された平坦構成のサンプル）は、サンプル内の対応する温度勾配なしに、単一の温度に一様に加熱される。

一例では、サンプルは、例えば、サンプル１１０とステージ平面３０６の間に面対面結合を提供するファスナなどの１以上の固定機構で、ステージ平面３０６と結合される。サンプルをステージ平面３０６に固定する方法は、クランプ、ファスニング、接着、溶接、機械的インターフィッティング（機械的な嵌合）及び、サンプルをステージヒータ１２０にフュージングすることを含むが、これらには限定されない。

他の例では、サンプル１１０を加熱することは、ステージ平面３０６を、４００℃より高い温度まで加熱することを含む。更に他の例では、サンプルを加熱することは、ステージ平面３０６を、１１００℃より高い温度まで加熱することを含む。更に他の例では、サンプルを加熱することは、ステージヒータ１２０の２以上の支持マウント３０２、３０４が、１５０℃以下の温度まで受動的に加熱される間、ステージ平面３０６を、１１００℃より高い温度まで加熱することを含む。つまり、ステージヒータ１２０の材料選択と共に、１以上のブリッジ３２４と空隙３２６（例えば、真空環境下で）により、ステージ平面３０６からの熱伝達は、第１と第２の支持マウント３０２、３０４に抑制され、第１と第２の支持マウントが、ステージ平面３０６の上昇された温度に対し、無視できるほどしか上がらない温度を有することを保証する。第１と第２の支持マウント３０２、３０４の比較的低い温度は、例えば、図１及び２に示されるステージ１０２などの、ステージヒータ１２０と結合するステージの残りの部分への熱の伝達を実質的に遅延させる。したがって、熱機械的ドリフト、熱膨張などの望ましくない特性は、ステージヒータ１２０に対してより大きな熱質量を有するより大きなコンポーネントによって、実質的に防止される。オプションとして、ステージ平面３０６から２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することは、ステージ平面３０６と、第１と第２の支持マウント３０２、３０４などの２以上の支持マウントの１つとの間に広がる少なくとも第１のブリッジによって、熱伝達を抑制することを含む。更に、ステージ平面３０６から２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することは、ステージ平面３０６と、例えば、第２の支持マウント３０４などの、２以上の支持バルブの他のものとの間に広がる第２のブリッジ３２４によって熱伝達を抑制することを含む。

１００４において、方法１０００は、プローブヒータ１２２で、図１及び２に示される移動可能プローブ１１６などのプローブを加熱することを含む。プローブヒータ１２２は、プローブ１１６に結合する。例えば、図９に示されるように、プローブヒータ１２２は、プローブ先端９００の極近傍に結合し、プローブ先端９００の加熱を局在化し、したがって、プローブ１１６の残り部分の大きな加熱なしの、プローブ先端９００の加熱を実質的に保証する。少なくとも１つの例においては、プローブヒータ１２２を含む移動可能プローブ１１６は、１以上の、支持コラム９０８、空隙９１０及び、加熱及び検出素子９０２から、結合シャフト８２０の近傍に沿った熱伝達を実質的に抑制するように構成された材料選択を含む。

更に他の例においては、方法１０００は、機械的テスト（プローブ先端のサンプル１１０への結合）の前に、サンプル１１０と、プローブ先端９００のようなプローブ１１６の加熱を実質同じ温度になるように制御することを含む。例えば、図１に示されるヒータ制御モジュール１２８によって、プローブ１１６とサンプル１１０の両者を実質的に同じ温度に加熱することにより、プローブ１１６は、プローブ１１６がサンプルと結合する前に、サンプル１１０の温度と一致する温度まで上昇される。温度を一致させることは、サンプル１１０から、そうでなければ加熱されない移動可能プローブ１１６への熱伝達を実質的に排除する。したがって、サンプル１１０は、機械的テスト手順の間、望ましい温度に維持され、トランスデューサアセンブリ１０４によって測定される機械的特性が、サンプル１１０に対し、適切な好ましい温度で、正確に決定されることを保証する。

１００６において、サンプル１１０は、加熱したプローブ１１６を加熱したサンプル１１０に結合することにより、機械的にテストされる。オプションとして、機械的テストは、加熱されたプローブ１１６による、加熱されたサンプル１１０の１以上の変形ベースのテストを含む。変形ベースのテストは、圧縮テスト、引っ張りテスト、インデンテーションテスト、引っかきテスト、トライボロジーテストなどを含むが、これらには限定されない。機械的テストは、したがって、インデンテーションと引っかきプローブ、圧縮テストのための平坦パンチプローブ、引っ張りグリッププローブなどを含む、テスト手順を実行するように構成された１以上のプローブ１１６を含む。

前述したように、ステージヒータ１２０は、平面上に配置されたサンプル１１０を加熱する、ステージ平面３０６に渡って分布された加熱を提供する。同様にして、プローブヒータ１２２は、例えば、プローブ先端９００を含む移動可能プローブ１１６を、望ましい温度に実質的に一致させるように加熱する。機械的テスト手順が始まると、加熱されたプローブ先端１１６は、サンプルと結合し、両者が上昇された温度にある間に、サンプル１１０を機械的にテストする。他の例においては、サンプル１１０を機械的にテストすることは、例えば、サンプルに渡って広がった複数の位置（例えば、サンプルがステージ平面３０６に渡って分布されている）などの、サンプル上の複数の位置で、サンプルを機械的にテストすることを含む。一例では、サンプル１１０は、ステージ平面３０６に渡って設けられた、分布された平坦な形状を有している。ステージ平面３０６に沿って分布された加熱素子３０８を設けることにより、サンプル１１０のテスト位置のそれぞれは、望ましい温度に上昇され、機械的テストの間、その温度に一様に維持される。

＜さまざまな注意書きと例＞
例１は、ミクロン以下のスケールでのテストに用いられるテストアセンブリのような主題を含むことができ、テストシステムは、サンプルとプローブを加熱するように構成された加熱システムを含み、加熱システムは、ステージ平面と、ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子とを有するステージヒータを含み、ステージヒータは、ステージ平面上に配置されたサンプルを加熱するように構成されており、ステージ平面と結合するサンプルをテストするように構成されたプローブと結合するプローブ加熱素子を有するプローブヒータを含み、プローブヒータは、プローブを加熱するように構成されており、ステージヒータと結合したステージと、プローブヒータと結合するトランスデューサアセンブリとを含む。

例２は、例１の主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、装置と結合するように構成されたテストアセンブリプラットフォームを含み、ステージとトランスデューサアセンブリは、テストアセンブリプラットフォームに結合する。

例３は、例１あるいは２の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージは、複数自由度にしたがって、ステージ平面を移動するように構成された複数自由度ステージであることを含む。

例４は、例１〜３の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、複数自由度ステージは、回転あるいは傾きステージの少なくとも１つを含み、ステージヒータは、回転あるいは傾きステージの１つと結合する、ことを含む。

例５は、例１〜４の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、トランスデューサアセンブリが、トランスデューサインタフェースプロファイルを有する湾曲アクチュエータと、アクチュエータインタフェースプロファイルを有するトランスデューサとを含み、トランスデューサは、トランスデューサとアクチュエータインタフェースプロファイルにおいて、湾曲アクチュエータと取り外し可能に結合する、ことを含む。

例６は、例１〜５の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータは、ステージ加熱素子に沿って広がる検出素子を含む、ことを含む。

例７は、例１〜６の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージアダプタをステージアセンブリと結合させるように構成されたステージアセンブリ結合フィーチャと、ステージヒータをステージアダプタと結合するように構成されたステージヒータ結合フィーチャとを含むステージアダプタを含み、ステージヒータ結合フィーチャは、ステージヒータのステージ平面から奥まっている、ことを含む。

例８は、例１〜７の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータ結合フィーチャは、圧縮テスト構成において、プローブと直交するように、ステージ平面を方向付ける、ことを含む。

例９は、例１〜８の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータ結合フィーチャは、引っ張りテスト構成において、プローブと平行な方向に、ステージ平面を方向付ける、ことを含む。

例１０は、例１〜９の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、ステージ平面を覆うことを含む。

例１１は、例１〜１０の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータが、ステージ平面と対向する側の２以上の支持マウントと、ステージ平面から２以上の支持マウントの第１のマウントへ広がる第１のブリッジと、ステージ平面から２以上の支持マウントの第２のマウントへ広がる第２のブリッジとを含む、ことを含む。

例１２は、例１〜１１の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、ステージ平面、２以上の支持マウント及び第１と第２のブリッジは、ヒータ体パネルに含まれる、ことを含む。

例１３は、例１〜１２の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面は、４００℃より高い温度に届くように構成されていることを含む。

例１４は、例１〜１３の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面は、１１００℃より高い温度に届くように構成されていることを含む。

例１５は、例１〜１４の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータとプローブヒータに結合したコントローラを含み、コントローラは、ステージヒータとプローブヒータの加熱を制御するように構成されていることを含む。

例１６は、例１〜１５の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ミクロン以下のスケールでのテストに用いられる加熱システムを含むことができる主題を含み、加熱システムは、ステージ平面と、ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子と、ステージ平面と対向する側の２以上の支持マウントと、ステージ平面から２以上の支持マウントの第１のマウントへ広がる第１のブリッジと、ステージ平面から２以上の支持マウントの第２のマウントへ広がる第２のブリッジとを含むステージヒータを含む。

例１７は、例１〜１６の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、ステージ平面、ステージ加熱素子、２以上の支持マウント及び、第１と第２のブリッジは、ヒータ体パネルに含まれる、ことを含む。

例１８は、例１〜１７の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、ステージ平面を覆うことを含む。

例１９は、例１〜１８の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと広がる蛇状に、ステージ平面に渡って分布されていることを含む。

例２０は、例１〜１９の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータは、ステージ加熱素子と共に広がる温度検出素子を含む、ことを含む。

例２１は、例１〜２０の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、２以上の支持マウントは、第１と第２のブリッジで、ステージ平面から横方向に隙間をあけて配置されており、第１と第２のブリッジは、熱伝達の方向への、ステージ平面、あるいは、２以上の支持マウントのいずれかの断面積より小さい、２以上の支持マウントに向かう熱伝達の方向と直交する断面の断面積を有する、ことを含む。

例２２は、例１〜２１の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、第１と第２のブリッジの少なくとも１つは、複数のブリッジと、複数のブリッジのブリッジ間に配置された空隙と、を含み、複数のブリッジは、２以上の支持マウントから、ステージ平面への３点以上の支持を提供する、ことを含む。

例２３は、例１〜２２の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面は、４００℃より高い温度に届くように構成されていることを含む。

例２４は、例１〜２３の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面は、１１００℃より高い温度に届くように構成されていることを含む。

例２５は、例１〜２４の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、２以上の支持マウントは、ステージ平面が、少なくとも１１００℃の温度のときに、１５０℃より低い温度に届くように構成されていることを含む。

例２６は、例１〜２５の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージアダプタを含み、ステージアダプタは、アダプタ体と、アダプタ体と結合するステージアセンブリ結合フィーチャを含み、ステージアセンブリ結合フィーチャは、ステージアダプタをステージアセンブリと結合させるように構成されており、アダプタ体と結合するステージヒータ結合フィーチャを含み、ステージヒータ結合フィーチャは、ステージヒータをステージアダプタに結合するように構成されていることを含む。

例２７は、例１〜２６の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルをサンプル平面上に固定するように構成されたサンプル固定フィーチャを含む。

例２８は、例１〜２７の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、少なくともステージ加熱素子は、パッシベーションレイヤによってコーティングされていることを含む。

例２９は、例１〜２８の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ミクロン以下のスケールでテストアセンブリを用いてサンプルをテストする方法、あるいは、テストアセンブリでその方法を実行する命令を含むことができる主題を含み、ステージヒータ上のサンプルを加熱し、サンプルを加熱することは、ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子で、ステージ平面を加熱することを含み、ステージ平面は、サンプルと結合されており、プローブヒータでプローブを加熱することを含み、プローブヒータは、プローブと結合し、加熱されたプローブを加熱されたサンプルと結合することにより、サンプルをテストすることを含む、ことを含む。

例３０は、例１〜２９の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを加熱することは、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、かつ、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと広がるステージ加熱素子で、ステージ平面を加熱することを含む、ことを含む。

例３１は、例１〜３０の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを加熱することは、ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子にしたがって、ステージ平面全体に渡って熱を分布させることを含む、ことを含む。

例３２は、例１〜３１の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを加熱することは、ステージ平面を、４００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを含む。

例３３は、例１〜３２の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを加熱することは、ステージ平面を、１１００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを含む。

例３４は、例１〜３３の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを加熱することは、２以上の支持マウントが、１５０℃以下の温度まで受動的に加熱される間、ステージ平面を、１１００℃より高い温度まで加熱することを含む、ことを含む。

例３５は、例１〜３４の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面から、ステージ平面とは対向する側に配置された２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することを含み、２以上の支持マウントは、ステージ平面から横方向に間隔をあけて配置されている、ことを含む。

例３６は、例１〜３５の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージ平面から２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することは、ステージ平面と、２以上の支持マウントの１つとの間に広がる第１のブリッジを介する熱伝達を抑制し、ステージ平面と２以上の支持マウントの他方との間に広がる第２のブリッジを介する熱伝達を抑制することを含む、ことを含む。

例３７は、例１〜３６の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、ステージヒータをステージに搭載することを含み、ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、ステージ平面、２以上の支持マウント、及び、ステージ平面と２以上の支持マウントとの間に広がる第１と第２のブリッジは、ヒータ体パネルに含まれる、ことを含む。

例３８は、例１〜３７の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルとプローブの加熱を、テスト前に実質的に同じ温度に制御することを含む。

例３９は、例１〜３８の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、テストすることは、加熱されたプローブで、サンプルの、１以上のインデンテーションテストあるいは引っかきテストをすることを含む、ことを含む。

例４０は、例１〜３９の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、テストすることは、加熱されたプローブで、サンプルの、１以上の圧縮テストあるいは引っ張りテストを行なうことを含む、ことを含む。

例４１は、例１〜４０の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、テストすることは、サンプル上の複数の位置で機械的にテストをすることを含み、複数の位置は、サンプル平面に渡って広がっている、ことを含む。

例４２は、例１〜４１の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルを、ステージヒータとサンプルに結合されたステージでプローブに対し方向付けることを含む。

例４３は、例１〜４２の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、プローブに対しサンプルを方向付けることは、サンプルを２以上の自由度で移動することを含む、ことを含む。

例４４は、例１〜４３の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、サンプルをプローブに対し方向付けることは、サンプルの回転あるいは傾きを含む１以上の自由度で、サンプルを移動することを含む、ことを含む。

例４５は、例１〜４４の１つあるいは任意の組み合わせの主題を含む、あるいは、オプションとしてこれと組み合わせることができ、オプションとして、テストすることは、サンプルと電気的に繋がる２以上の電気接触でサンプルを電気的にテストすることを含む、ことを含む。

これらの非限定的例のそれぞれは、それ自身独立に成り立つ、あるいは、任意の１以上の他の例と置換あるいは組み合わせることができる。

上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面への参照を含む。図面は、例示的に、本発明が実施できる特定の実施形態を示している。これらの実施形態は、また、ここでは、「例」としても参照されている。そのような例は、図示され、あるいは、説明されたものに加えて、構成要素を含むことが出来る。しかし、本発明者達は、また、図示され、あるいは、説明されたこれらののみの構成要素が設けられた例も考案した。更に、本発明者達は、また、ここに図示され、あるいは、説明された、特定の例（あるいは、１以上のそれらの側面）について、あるいは、他の例（あるいは、１以上のそれらの側面）について、図示され、あるいは、説明されたこれらの構成要素（あるいは、１以上のそれらの側面）の任意の組み合わせ、あるいは、置換を用いた例も考案した。

本文書と、参照文献として組み込まれた任意の文書との間で用法の不整合が発生した場合には、本文書の用法が優先される。

本文書では、特許文書でよくあるように、語句「a」あるいは「an」が、任意の他の例、あるいは、「at least one」あるいは「one or more」の用法とは独立に、１以上を含むものとして使用されている。本文書においては、語句「or」は、特に示されない限り、非排他的、あるいは、「A or B 」が、「A but not B 」、「B but not A 」、及び「A and B 」を含むものとして参照する為に用いられている。本文書においては、語句「including」及び「in which」は、それぞれ語句「comprising」及び「wherein」の平易な英語の同義語として用いられている。また、以下の請求項では、語句「including 」及び「comprising 」は、開かれた語句で、つまり、請求項のそのような語句の後にリストされているものに加えた構成要素を含むシステム、装置、製品、合成物、製剤、あるいは、プロセスは、依然その請求項の範囲に入ると考えられる。更に、以下の請求項では、語句「第１」、「第２」及び「第３」などは、ラベルの為にのみ用いられており、これらの物体に数字的要求を課すことを意図するものではない。

ここに説明される方法の例は、少なくとも部分的に、マシンあるいはコンピュータ実装されることができる。ある例は、上記例に説明されたような方法を実行するために、電気装置を構成するように動作可能な命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能な媒体あるいはマシン読み取り可能な媒体を含むことが出来る。そのような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高レベル言語コードなどのコードを含むことが出来る。そのようなコードは、さまざまな方法を実行するコンピュータ読み取り可能な命令を含むことが出来る。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成するだろう。更に、一例では、コードは、実行中あるいは、他のときになどに、１以上の揮発性、非一時的、あるいは、非揮発性有形コンピュータ読み取り可能な媒体に有形に格納されることが出来る。これらの有形なコンピュータ読み取り可能な媒体の例は、ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、着脱可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク及びデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードあるいはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などを含むことが出来るが、これらには限定されない。

上記説明は、図示の目的で、制限的なことは意図していない。例えば、上記例（あるいは、1以上のそれらの側面）は、互いに組み合わされて使用されるだろう。他の実施形態は、上記説明を読む当業者によるなどして使用できるだろう。要約書は、読者が技術開示の性質を素早く調べる事が出来るように、37 C.F.R. §1.72(b)に従って用意された。それは、請求項の範囲や意味を解釈したり、限定したりするために用いられないと理解する。また、上記詳細な説明においては、さまざまな特徴は、開示のスムース性のためにグループ化されているだろう。これは、請求されていない開示の特徴が、請求項に本質的であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、発明主題は、特定の開示実施形態の全ての特徴より少ないものに存在しているだろう。したがって、以下の請求項は、ここでは、例あるいは実施形態として、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、個別の実施形態として、そのまま成り立ち、そのような実施形態は、互いに、さまざまな組み合わせあるいは置換で組み合わされることが出来ると考えられる。発明の範囲は、添付の請求項を参照して、そのような請求項が許される均等物の全範囲と共に、決定されるべきである。
（付記１）
ミクロン以下のスケールでテストを行うのに使用されるテストアセンブリであって、
サンプルとプローブを加熱するように構成された加熱システムを備え、前記加熱システムは、
ステージ平面と、前記ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子とを有し、前記ステージ平面上に配置されたサンプルを加熱するように構成されたステージヒータと、
前記ステージ平面と結合した前記サンプルをテストするように構成されたプローブに結合されたプローブ加熱素子を有し、前記プローブを加熱するように構成されたプローブヒータと、
前記ステージヒータと結合したステージと、
前記プローブヒータと結合したトランスデューサアセンブリと、を含むことを特徴とするテストアセンブリ。
（付記２）
装置と結合するように構成されたテストアセンブリプラットフォームを備え、前記ステージと前記トランスデューサアセンブリは、前記テストアセンブリプラットフォームに結合されていることを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記３）
前記ステージは、複数自由度に従って、前記ステージ平面を移動させるように構成された複数自由度ステージであることを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記４）
前記複数自由度ステージは、回転あるいは傾きステージの少なくとも１つを含み、前記ステージヒータは、前記回転あるいは傾きステージの１つに結合していることを特徴とする付記３に記載のテストアセンブリ。
（付記５）
トランスデューサアセンブリは、
トランスデューサインタフェースプロファイルを有する湾曲アクチュエータと、
アクチュエータインタフェースプロファイルを有するトランスデューサとを含み、前記トランスデューサは、前記トランスデューサとアクチュエータインタフェースプロファイルにおいて、前記湾曲アクチュエータに、取り外し可能に結合される、ことを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記６）
前記ステージヒータは、前記ステージ加熱素子に沿って広がる検出素子を含む、ことを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記７）
前記ステージアダプタをステージアセンブリと結合するように構成されたステージアセンブリ結合フィーチャと、
前記ステージヒータを前記ステージアダプタと結合するように構成されたステージヒータ結合フィーチャとを含み、前記ステージヒータ結合フィーチャは、前記ステージヒータの前記ステージ平面から奥まっている、
ステージアダプタを備える
ことを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記８）
前記ステージヒータ結合フィーチャは、圧縮テスト構成において、前記ステージ平面を、前記プローブに直交するように方向付けることを特徴とする付記７に記載のテストアセンブリ。
（付記９）
前記ステージヒータ結合フィーチャは、引っ張りテスト構成において、前記ステージ平面を、前記プローブに平行になるように方向付けることを特徴とする付記７に記載のテストアセンブリ。
（付記１０）
前記ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、前記ステージ平面を覆うことを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記１１）
前記ステージヒータは、
前記ステージ平面の対向する側の２以上の支持マウントと、
前記ステージ平面から、前記２以上の支持マウントの第１のマウントへ広がる第１のブリッジと、
前記ステージ平面から、前記２以上の支持マウントの第２のマウントへ広がる第２のブリッジと、を含むことを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記１２）
前記ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、前記ステージ平面、前記２以上の支持マウント、及び、前記第１と第２のブリッジは、前記ヒータ体パネルに含まれる、ことを特徴とする付記１１に記載のテストアセンブリ。
（付記１３）
前記ステージ平面は、４００℃より高い温度に達するように構成されていることを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記１４）
前記ステージ平面は、１１００℃より高い温度に達するように構成されていることを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記１５）
前記ステージヒータと前記プローブヒータと結合するコントローラを備え、前記コントローラは、前記ステージヒータと前記プローブヒータの加熱を制御するように構成されていることを特徴とする付記１に記載のテストアセンブリ。
（付記１６）
ミクロン以下のスケールでテストするのに使うための加熱システムであって、
ステージ平面と、
前記ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子と、
前記ステージ平面の対向する側の２以上の支持マウントと、
前記ステージ平面から前記２以上の支持マウントの第１のマウントへ広がる第１のブリッジと、
前記ステージ平面から前記２以上の支持マウントの第２のマウントへ広がる第２のブリッジと、
を含むステージヒータを備えることを特徴とする加熱システム。
（付記１７）
前記ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、前記ステージ平面、ステージ加熱素子、前記２以上の支持マウント及び前記第１と第２のブリッジは、前記ヒータ体パネルに含まれることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記１８）
前記ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、前記ステージ平面を覆うことを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記１９）
前記ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと広がる蛇状に、前記ステージ平面に渡って分布されていることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２０）
前記ステージヒータは、前記ステージ加熱素子と共に配置される温度検出素子を含むことを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２１）
前記２以上の支持マウントは、前記第１と第２のブリッジによって、前記ステージ平面から横方向に隙間をあけて配置されており、前記第１と第２のブリッジは、熱伝達の方向に、前記ステージ平面あるいは、前記２以上の支持マウントのいずれかの断面積より小さい、前記２以上の支持マウントに向かう熱伝達の方向に直交する断面における断面積を有することを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２２）
前記第１と第２のブリッジの少なくとも１つは、複数のブリッジと、前記複数のブリッジの前記ブリッジの間に配置された空隙とを含み、前記複数のブリッジは、前記２以上の支持マウントから、前記ステージ平面への３点以上の支持を提供することを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２３）
前記ステージ平面は、４００℃より高い温度に達するように構成されていることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２４）
前記ステージ平面は、１１００℃より高い温度に達するように構成されていることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２５）
前記２以上の支持マウントは、前記ステージ平面が少なくとも１１００℃の温度の間、１５０℃より低い温度であるように構成されていることを特徴とする付記２４に記載の加熱システム。
（付記２６）
ステージアダプタを備え、前記ステージアダプタは、
アダプタ体と、
前記アダプタ体と結合され、前記ステージアダプタをステージアセンブリに結合するように構成されたステージアセンブリ結合フィーチャと、
前記アダプタ体と結合され、前記ステージヒータを前記ステージアダプタに結合するように構成されたステージヒータ結合フィーチャと、を含むことを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２７）
サンプルを前記サンプル平面上に固定するように構成されたサンプル固定フィーチャを備えることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２８）
少なくとも前記ステージ加熱素子は、パッシベーションレイヤによってコーティングされていることを特徴とする付記１６に記載の加熱システム。
（付記２９）
ミクロン以下のスケールで、テストアセンブリでサンプルをテストする方法であって、
ステージヒータ上のサンプルを加熱することを含み、前記サンプルを加熱することは、ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子で、前記ステージ平面を加熱することを含み、前記ステージ平面は、前記サンプルと結合され、
プローブヒータで、プローブを加熱することを含み、前記プローブヒータは、前記プローブと結合され、
前記加熱されたプローブを前記加熱されたサンプルと結合することによって、前記サンプルをテストすることを備える、ことを特徴とする方法。
（付記３０）
前記サンプルを加熱することは、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと広がる前記ステージ加熱素子で、前記ステージ平面を加熱することを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３１）
前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面に渡って分布される前記ステージ加熱素子に従って、前記ステージ平面の全体に渡って熱を分布させることを含む、ことを特徴とする付記３０に記載の方法。
（付記３２）
前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面を、４００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３３）
前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面を、１１００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３４）
前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面を、２以上の支持マウントが、１５０℃以下の温度に受動的に加熱される間、１１００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３５）
前記ステージ平面から、前記ステージ平面の対向する側に配置された２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することを備え、前記２以上の支持マウントは、前記ステージ平面から横方向に隙間をあけて配置されていることを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３６）
前記ステージ平面から前記２以上の支持マウントへの熱伝達を抑制することは、前記ステージ平面と前記２以上の支持マウントの１つとの間に広がる第１のブリッジを介した熱伝達を抑制し、前記ステージ平面と前記２以上の支持マウントの他方との間に広がる第２のブリッジを介した熱伝達を抑制することを含む、ことを特徴とする付記３５に記載の方法。
（付記３７）
前記ステージヒータをステージに搭載することを備え、前記ステージヒータは、ヒータ体パネルを含み、前記ステージ平面、２以上の支持マウント及び、前記ステージ平面と前記２以上の支持マウントの間に広がる第１と第２のブリッジは、前記ヒータ体パネルに含まれる、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３８）
前記サンプルと前記プローブの加熱を、テストの前に実質的に同じ温度に制御することを備える、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記３９）
テストすることは、前記加熱されたプローブで、前記サンプルの、インデンテーションテストあるいは引っかきテストの１以上を行なうことを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記４０）
テストすることは、前記加熱されたプローブで、前記サンプルの、圧縮テストあるいは引っ張りテストの１以上を行なうことを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記４１）
テストすることは、前記サンプルの複数の位置で機械的にテストすることを含み、前記複数の位置は、前記サンプル平面に渡って広がっていることを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記４２）
前記サンプルを、前記プローブに対し、前記ステージヒータと前記サンプルに結合するステージで方向付けることを備える、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。
（付記４３）
前記サンプルを前記プローブに対して方向付けることは、２以上の自由度で、前記サンプルを移動することを含む、ことを特徴とする付記４２に記載の方法。
（付記４４）
前記サンプルを前記プローブに対して方向付けることは、前記サンプルの回転あるいは傾きを含む１以上の自由度で、前記サンプルを移動することを含む、ことを特徴とする付記４２に記載の方法。
（付記４５）
テストすることは、前記サンプルと電気的に繋がる２以上の電気的コンタクトで、前記サンプルを電気的にテストすることを含む、ことを特徴とする付記２９に記載の方法。

Claims (14)

1. ミクロン以下のスケールでテストを行うのに使用されるテストアセンブリであって、
   サンプルとプローブを加熱するように構成された加熱システムを備え、前記加熱システムは、
   ステージ平面と、前記ステージ平面に渡って分布されたステージ加熱素子とを有するとともに、前記ステージ平面上に配置されたサンプルを加熱するように構成されるステージヒータであって、前記ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、前記ステージ平面を覆い、前記第１及び第２のステージ平面エッジは、前記ステージヒータの横方向に延び、前記第１及び第２のステージ平面端は、前記ステージヒータの縦方向に延び、前記ステージ平面は、前記第１及び第２のステージ平面エッジと、前記第１及び第２のステージ平面端とによって画定される、前記ステージヒータと、
   前記ステージ平面と結合した前記サンプルをテストするように構成されたプローブと、
   前記プローブを加熱するように構成されたプローブヒータと、
   前記ステージヒータと結合したステージと、
   前記プローブヒータと結合し、前記プローブの前記サンプルに向けた駆動、及び前記プローブの動きの検出の少なくとも一方を行うように構成されたトランスデューサを含むトランスデューサアセンブリと、を含み、
   前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面に渡って分布される前記ステージ加熱素子に従って、前記ステージ平面の全体に渡って熱を分布させることを含む、ことを特徴とするテストアセンブリ。
2. 前記ステージは、複数自由度に従って、前記ステージ平面を移動させるように構成された複数自由度ステージであることを特徴とする請求項１に記載のテストアセンブリ。
3. ステージアダプタを備え、そのステージアダプタは、
   前記ステージアダプタをステージアセンブリと結合するように構成されたステージアセンブリ結合フィーチャと、
   前記ステージヒータを前記ステージアダプタと結合するように構成されたステージヒータ結合フィーチャとを含み、
   前記ステージヒータ結合フィーチャは、前記ステージヒータの前記ステージ平面から距離を置いて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のテストアセンブリ。
4. 前記ステージヒータ結合フィーチャは、
   圧縮テスト構成において、前記プローブに直交する方向に、あるいは、
   引っ張りテスト構成において、前記プローブに平行な方向に、
   前記ステージ平面を方向付けることを特徴とする請求項３に記載のテストアセンブリ。
5. 前記ステージ平面は、４００℃より高い温度に達するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のテストアセンブリ。
6. ミクロン以下のスケールでテストするのに使うための加熱システムであって、ステージヒータを備え、前記ステージヒータは、
   ステージ平面と、
   前記ステージ平面に渡って分布されるステージ加熱素子であって、前記ステージ加熱素子は、第１のステージ平面エッジから第２のステージ平面エッジへと、及び、第１のステージ平面端から第２のステージ平面端へと、前記ステージ平面を覆い、前記第１及び第２のステージ平面エッジは、前記ステージヒータの横方向に延び、前記第１及び第２のステージ平面端は、前記ステージヒータの縦方向に延び、前記ステージ平面は、前記第１及び第２のステージ平面エッジと、前記第１及び第２のステージ平面端とによって画定される、前記ステージ加熱素子と、
   前記ステージ平面の両側に位置する２以上の支持マウントと、
   前記ステージ平面から前記２以上の支持マウントの第１のマウントへ広がる第１のブリッジと、
   前記ステージ平面から前記２以上の支持マウントの第２のマウントへ広がる第２のブリッジと、を含み、
   前記ステージヒータは、前記ステージ平面上に配置されたサンプルを加熱するように構成され、
   前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面に渡って分布される前記ステージ加熱素子に従って、前記ステージ平面の全体に渡って熱を分布させることを含む、ことを特徴とする加熱システム。
7. 前記ステージヒータは、前記ステージ加熱素子と共に伸張する温度検出素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の加熱システム。
8. 前記２以上の支持マウントは、前記第１と第２のブリッジによって、前記ステージ平面から横方向に隙間をあけて配置されており、前記第１と第２のブリッジは、熱伝達の方向に、前記ステージ平面あるいは、前記２以上の支持マウントのいずれかの断面積より小さい、前記２以上の支持マウントに向かう熱伝達の方向に直交する断面における断面積を有することを特徴とする請求項６に記載の加熱システム。
9. ステージアダプタを備え、前記ステージアダプタは、
   アダプタ体と、
   前記アダプタ体と結合され、前記ステージアダプタをステージアセンブリに結合するように構成されたステージアセンブリ結合フィーチャと、
   前記アダプタ体と結合され、前記ステージヒータを前記ステージアダプタに結合するように構成されたステージヒータ結合フィーチャと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の加熱システム。
10. 請求項１に記載のテストアセンブリでサンプルをテストする方法であって、
    ステージヒータ上のサンプルを加熱することを含み、前記サンプルを加熱することは、前記ステージ加熱素子で、前記ステージ平面を加熱することを含むとともに、前記サンプルを加熱することは、前記ステージ加熱素子に従って、前記ステージ平面の全体に渡って熱を分布させることを含み、
    前記プローブヒータで、プローブを加熱することを含み、
    前記加熱されたプローブを前記加熱されたサンプルと結合することによって、前記サンプルをテストすることを備える、ことを特徴とする方法。
11. 前記サンプルを加熱することは、前記ステージ平面を、２以上の支持マウントが、１５０℃以下の温度に受動的に加熱される間、１１００℃より高い温度に加熱することを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記サンプルと前記プローブの温度が、テストの前に実質的に同じ温度になるように、前記ステージヒータ及びプローブヒータによる加熱を制御することを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. テストすることは、前記加熱されたプローブで、前記サンプルの、インデンテーションテスト、圧縮テスト、引っ張りテスト、あるいは引っかきテストの１以上を行なうことを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. テストすることは、前記サンプルと電気的に繋がる２以上の電気的接触で、前記サンプルを電気的にテストすることを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。